ความหมาย
นาฬิกา คือสิ่งประดิษฐ์ที่ใช้สำหรับบอกเวลา สร้างขึ้นมาเพื่อต้องการเครื่องมือบอกเวลาที่ละเอียดกว่าหน่วยธรรมชาติ เช่น เช้า กลางวัน เย็น ข้างขึ้น ข้างแรม โดยมากจะมีรอบเวลา 12 ชั่วโมง หรือ 24 ชั่วโมง สำหรับนาฬิกาทั่วไป มีเครื่องหมายบอกชั่วโมง นาที หรือวินาที ลักษณะนามของนาฬิกา เรียกว่า “เรือน”
ประวัติความเป็นมาของนาฬิกา
ผมขอแบ่งเป็นช่วงยุคสมัย เพื่อที่จะทำให้เห็นภาพวิวัฒนาการของนาฬิกาอย่างชัดเจน โดยแบ่งออกเป็น 4 ยุคสมัยดังนี้
1.นาฬิกาในยุคสมัยโบราณ
ในสมัยโบราณมนุษย์ยังไม่มีนาฬิกาใช้ การดำเนินชีวิตขึ้นอยู่กับธรรมชาติ ดวงอาทิตย์จึงเป็นนาฬิกาเรือนแรกที่มนุษย์รู้จัก
นาฬิกาแดด (Sundial) เมื่อประมาณ 5,000 ปี ที่แล้ว มนุษย์เริ่มประดิษฐ์นาฬิกาแดด ซึ่งคำนวณจากคณิตศาสตร์ฐานหกสิบของอาณาจักรสุเมเรี่ยน (Sumerian) ในดินแดนเมโสโปเตเมีย (Mesopotamia) แต่จริง ๆ แล้วเรายังไม่รู้ว่าใครหรือชนชาติใดเป็นคนแรกที่สร้างนาฬิกาแดดอันแรกของโลก จากหลักฐานที่ปรากฏพบว่า บรรพชนในดินแดนเมโสโปเตเมีย อียิปส์ กรีกโรมัน และ จีน ล้วนมีนาฬิกาแดดในรูปลักษณ์ต่างๆ หลายกระแสเชื่อว่าชาวสุเมเรี่ยนซึ่งเป็นต้นฉบับอารยธรรมของโลกน่าจะเป็นชนชาติแรกที่มีความรู้เรื่องนี้ แต่ยังขาดหลักฐานที่เป็นตัวต้นอยู่
รูปแสดงนาฬิกาแดด (Sundial) แบบต่าง ๆ (P1)
นาฬิกาน้ำ (Clepsydra) คำว่า clepsydra มีรากศัพท์มาจากคำว่า clep ซึ่งมีความหมายว่า ขโมย และคำว่า sydra ที่หมายถึง น้ำ)
ต่อมาชาวกรีกโบราณรู้จักพัฒนานาฬิกาน้ำ ที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งกว่านาฬิกาแดด มีหลักการทำงานโดยการใช้ภาชนะดินเผาบรรจุน้ำ และเมื่อถูกเจาะมาที่ก้น น้ำจะค่อย ๆ ไหลออกทีละเล็ก ทีละน้อย เหมือนกับการขโมยน้ำ โดยชาวกรีกกำหนดระยะเวลาที่น้ำไหลออกจากภาชนะจนหมดว่า 1 clepsydra แต่นาฬิกาน้ำจะต้องทำการเติมน้ำใหม่ทุกครั้งที่หมดเวลา 1 clepsydra (แต่ไม่สามารถใช้ในช่วงฤดูหนาวได้เนื่องจากน้ำจะแข็งตัว)
รูปแสดงนาฬิกาน้ำ (Clepsydra) (P2)
นาฬิกาทราย (Sandglass, Hourglass ) เป็นอุปกรณ์สำหรับจับเวลา มีลักษณะเป็นกระเปาะแก้ว 2 กระเปาะที่มีช่องแคบเชื่อมต่อกัน และมีทรายบรรจุอยู่ภายใน เมื่อคว่ำนาฬิกาทรายลง ทรายจะไหลจากกระเปาะบนลงมาสู่กระเปาะล่าง ซึ่งสามารถจับเวลาจากเวลาที่ทรายไหลลงสู่กระเปาะล่างจนหมด
ซึ่งนาฬิกาทรายที่ใช้ได้สะดวกนี้ ทำให้บาทหลวงในคริสตกาลหันมาใช้นาฬิกาทรายในการจับเวลาสวดมนต์วันอาทิตย์ แทนนาฬิกาน้ำในเวลาต่อมา
รูปแสดงนาฬิกาทราย (Sandglass, Hourglass ) แบบต่าง ๆ (P3)
2.นาฬิกาในยุคสมัยกลาง
ในปี ค.ศ. 1364 Giovanni de Dondi เป็นบุคคลแรกที่สร้าง นาฬิกาแบบมีเข็มบอกเวลาเป็นชั่วโมง แต่นาฬิกาของเขามีขนาดใหญ่ เนื่องจากมีลูกศรบอกตำแหน่งของดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ทั้ง 5 ดวงด้วย
รูปแสดงนาฬิกาของ Giovanni de Dondi (P4)
ในช่วงปี ค.ศ. 1500 ปีเตอร์ เฮนเรียน (Peter Henlein) ช่างทำกุญแจชาวเยอรมันเป็นผู้สร้าง นาฬิกาเรือนแรกของโลก ซึ่งคิดค้นนาฬิกาที่ใช้ระบบลวดสปริง แม้นาฬิกานี้จะมีความเที่ยงตรงมากขึ้น แต่ก็ยังมีปัญหาเดินช้าลงเมื่อ ลวดสปริงเส้นหลัก (Mainspring) คลายตัวออก และนาฬิกายังคงมีขนาดใหญ่ รวมทั้งมีน้ำหนักมากไม่ต่างจากเดิมเท่าใดนัก
รูปแสดงนาฬิกาของ Peter Henlein
ในปี ค.ศ. 1577 โจสท์ เบอร์จี (Jost Burgi) ช่างนาฬิกาชาวสวิตเซอร์แลนด์ ประดิษฐ์นาฬิกาที่มีเข็มเรือนแรกขึ้น แต่เข็มนาทีนี้ยังใช้งานจริงไม่ได้ กระทั่งมีการคิดค้นนาฬิกาที่ทำงานด้วยระบบลูกตุ้มขึ้น
รูปแสดงนาฬิกาของ Jost Burgi (P6)
ในปี ค.ศ. 1641 กาลิเลโอ (Galileo) ผู้ช่างสังเกตและปราดเปรื่องเกิดแรงบันดาลใจจะประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มเรือนแรก ขึ้น หลังพบว่าจังหวะการแกว่งของลูกตุ้มจะเท่ากับจำนวนของเวลาเสมอ เขากับลูกชายวินเซนโซ (Vincenzo ค.ศ. 1520-1591) เริ่มออกแบบและหาแม่แบบซึ่งเหมาะสมที่สุดโดยยึดหลักการดังกล่าวเป็นหลัก ทว่าโชคร้ายนักยังไม่ทันจะได้สร้างนาฬิกาตามแม่แบบที่คิดกันไว้ กาลิเลโอกลับล้มป่วยและเสียชีวิตลง อย่างไรตาม ลูกชายของกาลิเลโอ ไม่ได้ปล่อยให้วิสัยทัศน์ของบิดาผ่านไปโดยสูญเปล่าและประดิษฐ์ผลงานต้นแบบ ขึ้นในปี 1649 โดยใช้การแกว่งของลูกตุ้มเป็นเครื่องควบคุมเวลา เรียกว่า นาฬิกาเพนดูลัม ( Pendulum ) ซึ่งสามารถเดินได้อย่างเที่ยงตรงพอควร
รูปแสดงต้นแบบของ Galileo (ซ้าย) (P7.1) และนาฬิกา Pendulum (ขวา) (P7..2)
ในปี ค.ศ.1657 Christian Huygens นักวิทยาศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ประดิษฐ์นาฬิกาโดยใช้หลักของ Pendulum ควบคุมการทำงานโดยมีส่วนประกอบคือ ล้อ ฟันเฟือง และลวดสปริง นาฬิกาแบบนี้สามารถวัดเวลาได้เที่ยงตรงมากกว่านาฬิกาเพนดูลัม
รูปแสดงต้นแบบของนาฬิกา Christian Huygens (P8)
3.นาฬิกาในยุคสมัยใหม่
นาฬิกาข้อมือ (Watch) ในปี ค.ศ. 1809 พระเจ้า นโปเลียนที่ 1 (Emperor Napolean I) แห่งฝรั่งเศส ต้องการเอาใจมเหสีของพระองค์ จึงบัญชาให้ช่างทำนาฬิกาสร้างนาฬิกาที่สามารถผูกข้อมือได้
แล้วเมื่อทำสำเร็จ มันก็กลายเป็นวัตถุที่คนทั่วไปให้ความนิยมมากเนื่องจากความสะดวกแก่การพกพา และทำให้มีนาฬิกาแบบคล้องคอ และแบบอื่นๆ ตามมาอีกมากมาย
ในปี ค.ศ. 1989 ชีกมุนด์ รีเฟอร์ (Siegmund Riefler) ได้ สร้างนาฬิกาลูกตุ้มที่มีความเที่ยงตรงภายในหนึ่งส่วนร้อยของวินาที ก่อให้เกิดการประดิษฐ์นาฬิกาที่ใช้ลูกตุ้มสองอันตามมาติด ๆ
และต่อมาในปี ค.ศ. 1921 โดยดับเบิลยู.เอช. ช็อตต์ (W. H. Short) นาฬิกานี้ทำงานโดยลูกตุ้มหลักกับลูกตุ้มรอง มีความคลาดเคลื่อนเทียงเศษหนึ่งส่วนพันวินาทีต่อวัน
รูปแสดงของนาฬิกา Siegmund Riefler (P9)
ในปี ค.ศ. 1929 Warren Morrison และ J.W. Horton ได้ประดิษฐ์นาฬิกาควอตซ์ (Quartz) ขึ้นเฉพาะที่เป็น นาฬิกาข้อมือ นาฬิกาประเภทนี้เที่ยงตรงมาก โดยอาศัยหลักการสั่นสะเทือน (Vibrations) ของผลึก (Quartz Crystal) ที่มีค่าคงที่ (ก่อนที่จะมีการค้นพบนาฬิกาควอทซ์นั้น ได้มีการกำหนดให้ 1 วินาที คือ1/86,400 ของช่วงเวลาเฉลี่ยใน 1 วัน (One mean solar day) ซึ่งเป็นระยะเวลาเฉลี่ย ที่โลกหมุนรอบตัวเอง ใน 1 วัน)
จากการที่ควอทซ์มีการสั่นสะเทือนมีค่าคงที่ ทำให้มีการนำเอาควอทซ์ มาใช้อ้างอิง ในการรักษาค่าเวลา นาฬิกาควอทซ์ อาศัยพลังงานจากแบตเตอรี่ ทำให้ตัวมันเองสั่นสะเทือน โดยที่แผงวงจรควบคุม จะนำมาใช้อ้างอิง เพื่อปล่อยกระแสไฟฟ้า ไปยังขดลวด (Coil)เพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นในขดลวด เหนี่ยวนำให้ชุดกลไก ในนาฬิกาเกิดการหมุน โดยที่แผงควบคุม จะปล่อยกระแสไฟฟ้า เป็นช่วงเวลาคงที่ เป็นการอาศัยหลักการสั่น สะเทือน เปลี่ยนมาเป็น การเคลื่อนที่ทางกลอย่างสมบูรณ์ ถึงอย่างไรก็ตาม นาฬิกาควอทซ์ก็ยังมีข้อจำกัด เนื่องจากอุณหภูมิ จะมีผลต่อค่าคงที่ ของการสั่นสะเทือนได้ แม้ว่าจะไม่มากก็ตาม
รูปแสดงของนาฬิการะบบ Quartz (P10)
4.นาฬิกาในยุคสมัยปัจจุบัน
ในปี ค.ศ.1980 เป็นช่วงเวลาที่เริ่มนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ มีการประดิษฐ์ นาฬิกาโดยใช้ชิป ( Chip ) เป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมในกลไกของนาฬิกา ซึ่งนอกจากจะบอกเวลาแล้วยังสามารถเก็บข้อมูลที่จำเป็น และสามารถใช้เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ได้ด้วย หลังจากนั้นเทคโนโลยีในด้านการประดิษฐ์นาฬิกาได้ก้าวหน้าเรื่อยมา จนกระทั่งทุกวันนี้เรามี นาฬิกาคอมพิวเตอร์ ที่สามารถดูหนัง ฟังเพลงได้ หรือแม้กระทั้งสามารถโทรศัพท์ได้ด้วย
ในช่วงศตวรรษที่ 20 ได้มีการคำนึงถึงภาวะโลกร้อนกันทั่วโลกจึงได้มีการกำหนดมาตรฐานเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ที่ผลิตขึ้นมาจะต้องเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เช่นเดียวกันนาฬิกาได้มีการกำหนดมาตรฐานให้ใช้พลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการขับเคลื่อนนาฬิกา เช่น ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ (Solar power) ใช้พลังงานจากการเคลื่อนไหว (Kinetic) หรือว่าจะเป็นการเปลี่ยนพลังงานจากอุณหภูมิแตกต่างระหว่างร่างกายของเรากับสิ่งแวดล้อมในธรรมชาติมาเป็นพลังงานไฟฟ้า
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Reference :
