นิยามของ 1 วินาทีคืออะไร?
เวลาเป็นตัวแปรที่จับต้องลำบาก แต่ละคนแต่ละสาขาอาชีพต่างก็มองเห็นความหมายของเวลาแตกต่างกันออกไป นักธุรกิจและนักลงทุนอาจมองเวลาว่าเป็นเงินเป็นทอง ศิลปินอาจมองว่าเวลาเป็นสิ่งที่คั่นระหว่างสองเรา(หรืออะไรก็ตามที่ฟังดูโรแมนติก) นักเรียนอาจรู้สึกว่าเวลาในชั่วโมงฟิสิกส์นั้นแสนทรมานดังนรกภูมิ ฯลฯ
บอกไว้ก่อนว่าจริงๆแล้วแม้แต่นักฟิสิกส์เองยังไม่ได้ชัดเจนกับภาพของเวลาเลยว่ามันคืออะไรกันแน่ แต่อย่างไรก็ตาม เรายังพอรับรู้ถึงคำว่าช่วงเวลาได้ ว่ามันคือ “ความห่างระหว่างเหตุการณ์”
การจะสร้างมาตรฐานแห่งช่วงเวลาขึ้นมาจึงต้องมองหาปรากฏการณ์ที่มีช่วงเวลาในการเกิดอย่างเที่ยงตรงคงที่ ไม่ใช่เอาช่วงเวลาระหว่างการหิวครั้งแรกของวันกับการหิวครั้งที่สองของวันมาเป็นมาตรฐานในการกำหนดช่วงเวลาซึ่งปรากฏการณ์ธรรมชาติรอบตัวซึ่งปรากฏการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอและเห็นชัดอย่างยิ่งคงหลีกไม่พ้นการขึ้นของดวงอาทิตย์
วัน คือช่วงเวลาที่ผูกติดกับความรู้สึกของคนเราอย่างแน่นแฟ้น มันกำหนดวัฏจักรให้กับกิจกรรมที่เราทำจนกลายเป็นกิจวัตร, กำหนดการลุกขึ้นจากที่นอน, การเข้าเรียนและการเข้างาน, กำหนดเวลาการเดินไปหาอะไรกิน ฯลฯ รวมทั้งทำให้เรามีขอบเขตในการบรรจุเรื่องราวที่เกิดขึ้นในไดอารี่
จึงไม่น่าแปลกที่สมัยก่อนปี ค.ศ. 1960 จะมีการนิยามมาตรฐานเวลาว่า “ 1 วินาทีคือ 1 / 86,400 ของ 1 วันสุริยะคติเฉลี่ย”
คำว่าวันสุริยะคติหมายถึงการกำหนดระยะเวลาหนึ่งวันโดยใช้ตำแหน่งของดวงอาทิตย์เป็นหลัก ซึ่งในทางปฏิบัติจะวัดช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์อยู่ตำแหน่งสูงสุดบนท้องฟ้าของวันหนึ่งไปยังอีกวันหนึ่ง พูดง่ายๆว่าวัดเริ่มจากเที่ยงวันไปยังเที่ยงของอีกวันหนึ่งนั่นแหละ แต่เนื่องจากช่วงเวลา 1 วันไม่ได้ยาวนานเท่ากันเป๊ะๆ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องทำการเฉลี่ยจนได้ “วันสุริยคติเฉลี่ย” เพื่อกำหนดเวลา 1 วินาที
จริงๆแล้วการหมุนรอบตัวเองของโลกเป็นปรากฎการณ์ที่มีความสม่ำเสมอมากๆ แต่ไม่ได้สม่ำเสมอเป๊ะเนื่องจากการหมุนของโลกได้รับผลกระทบอันไม่สม่ำเสมอจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์, จากแรงเสียดทานของน้ำในมหาสมุทรกับผิวโลกและแม้กระทั่งจากพายุที่รุนแรงมากๆ ฯลฯ นักฟิสิกส์จึงต้องมองหาสิ่งที่เป๊ะกว่าการหมุนของโลกและพบว่าสิ่งที่เป๊ะสุดๆนั้นอยู่ลึกลงไปภายในอะตอม
ทุกวันนี้เรานิยามวินาทีจากอะตอมของธาตุซีเซียม-133(ซึ่งเป็นธาตุซีเซียมแบบที่ไม่เป็นกัมมันตรังสี พูดง่ายๆว่ามีสเถียรภาพกว่าธาตุซีเซียมแบบอื่นๆ) ว่า
“1 วินาทีคือ ช่วงเวลา 9,192,631,770 รอบจากการแกว่งของรังสีที่แผ่ออกมาจากอะตอมซีเซียม-133ในสถานะพื้นขณะเกิดการเปลี่ยนสถานะระหว่างสองระดับพลังงานไฮเปอร์ไฟน์”
นี่คือนิยามวินาทีที่เที่ยงตรงมากๆเพราะหลักการของนิยามนี้มาจากนาฬิกาอะตอม ความแม่นยำของมันทำให้มันถูกใช้ในการทดสอบทฤษฎีฟิสิกส์สำคัญๆมาแล้ว เช่น ทดสอบการเดินช้าลงของเวลาที่ทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ อีกทั้งนาฬิกาอะตอมยังอยู่เบื้องหลังการทำงานของระบบ GPS ในปัจจุบันอีกด้วย
นิยามดังกล่าวมีความเป็นสากลเพราะธาตุซีเซียมที่เราเลือกใช้นั้นยังคงเป็นซีเซียมไม่ต่างจากเมื่อสมัยไดโนเสาร์ครองโลก และซีเซียมที่ได้จากโลกเราก็เป็นซีเซียมเดียวกับกาแล็กซี่อื่นๆ
ส่วนนาฬิกาอะตอมคืออะไรแล้วสร้างขึ้นได้อย่างไร ต้องย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1945
แต่ตอนนี้หมดเวลาแล้วครับ ไว้คราวหน้าจะมาเล่าเรื่องนาฬิกาอะตอมให้ฟังในครั้งถัดๆไป
- 32
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
