ความรู้เรื่อง กำเนิดนาฬิกา

   นาฬิกาน้ำเป็นอีกหนึ่งวิธีซึ่งคนโบราณใช้ดูเวลา โดยมีหลักการทำงานง่าย ๆ คือ ปล่อยน้ำให้หยดลงในภาชนะ ซึ่งจะค่อย ๆ ทำให้ทุ่นที่อยู่ข้างในลอยขึ้นไปตามขีดบอกเวลา นาฬิกาเรือนเก่าแก่ที่สุดค้นพบในสุสานของ ฟาโรห์อเมนโฮเทปที่ ๑ (Amenhotep I)


 นาฬิกาเรือนแรกที่มี ตัวเกาะฟันเฟือง (escapements) ยัง ไม่เกิดขึ้นกระทั่ง ปี ๑๒๘๕ ตัวเกาะฟันเฟืองคือ กลไกซึ่งเคลื่อนที่ด้วยจังหวะสม่ำเสมอและผลักเฟืองให้ขยับไปข้างหน้าด้วย อัตราที่เท่ากัน หอนาฬิกาบอกเวลาแห่งแรกเกิดขึ้นในมิลานเมื่อราว ค.ศ. ๑๓๓๕ เป็นนาฬิกามีเข็มเพียงอันเดียวคือ เข็มชั่วโมง ความเที่ยงตรงของเวลาที่บอกก็ยังไม่สม่ำเสมอ

ในปี ๑๕๑๐ การประดิษฐ์นาฬิกาจึงได้รับการปรับปรุงโดยชาวเยอรมัน ปีเตอร์ เฮนเรียน แห่งนูเรมเบิร์ก (Peter Henlien of Nuremberg) ซึ่งคิดค้นนาฬิกาที่ใช้ระบบลวดสปริง แม้นาฬิกานี้จะมีความเที่ยงตรงมากขึ้น แต่ก็ยังมีปัญหาเดินช้าลงเมื่อ ลวดสปริงเส้นหลัก (mainspring) คลายตัวออก

รูปแบบของนาฬิกาได้รับการปรับปรุงโดย จาคอป เชค (Jacob Zech) แห่งปราก ซึ่งใช้ลูกรอกขดลวดมาถ่วงให้แรงดึงของลวดสปริงมีสมดุลแม้จะมีพยายามเพิ่ม ความเที่ยงตรงให้กับอุปกรณ์บอกเวลา แต่นาฬิกาก็ยังทำงานด้วยเข็มเพียงเข็มเดียว

โจสท์ เบอร์จี

Jost Burgi, Swiss inventor of logarithms

 ในปี ๑๕๗๗ ช่างนาฬิกาชาวสวิตเซอร์แลนด์ โจสท์ เบอร์จี (Jost Burgi ค.ศ. ๑๕๖๔-๑๖๔๒)  ประดิษฐ์นาฬิกาที่มีเข็มเรือนแรกขึ้น แต่เข็มนาทีนี้ยังใช้งานจริงไม่ได้  กระทั่งมีการคิดค้นนาฬิกาที่ทำงานด้วยระบบลูกตุ้มขึ้นในปี  1656 

ต้นทศวรรษที่ 1580 นักประดิษฐ์ชาวอิตาลี  กาลิเลโอ กาลิเลอี  ( Galileo Galilei ค.ศ. 1564-1642 ) ผู้ ช่างสังเกตและปราดเปรื่องเกิดแรงบันดาลใจจะประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มเรือนแรก ขึ้น หลังพบว่าจังหวะการแกว่งของลูกตุ้มจะเท่ากับจำนวนของเวลาเสมอ เขากับลูกชายวินเซนโซ (Vincenzo ค.ศ. ๑๕๒๐-๑๕๙๑) เริ่มออกแบบและหาแม่แบบซึ่งเหมาะสมที่สุดโดยยึดหลักการดังกล่าวเป็นหลัก ทว่าโชคร้ายนักยังไม่ทันจะได้สร้างนาฬิกาตามแม่แบบที่คิดกันไว้ กาลิเลโอกลับล้มป่วยและเสียชีวิตลง อย่างไรตาม ลูกชายของกาลิเลโอ ไม่ได้ปล่อยให้วิสัยทัศน์ของบิดาผ่านไปโดยสูญเปล่าและประดิษฐ์ผลงานต้นแบบ ขึ้นในปี ๑๖๔๙

กาลิเลโอ

    แนวคิดของกาลิเลโอ ได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์ในปี ๑๖๕๖ โดยนักคณิตศาสตร์ชาวดัตซ์ คริสเตียน ฮูเจนส์ (Chirstiaan Huygens ค.ศ. ๑๖๒๙-๑๖๙๕) ผู้คิดประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มถ่วงน้ำหนักให้เข็มเดินขึ้นเป็นเรือนแรก การประดิษฐ์นี้ทำให้ความพยายามที่จะรักษาเวลาบนหน้าปัดนาฬิกาเที่ยงตรงอยู่ ตลอดเวลาเป็นไปได้ แม้นาฬิกาจะยังทำงานด้วยระบบเข็มเดียว ครั้นพอปี ๑๖๘๐ เข็มนาฬิกาก็ปรากฏกายขึ้นบนหน้าปัดนาฬิกา

นาฬิกา ควอตซ์

    ในปี ๑๘๘๙ ชีกมุนด์ รีเฟอร์(Siegmund Riefler) ได้ สร้างนาฬิกาลูกตุ้มที่มีความเที่ยงตรงภายในหนึ่งส่วนร้อยของวินาที ก่อให้เกิดการประดิษฐ์นาฬิกาที่ใช้ลูกตุ้มสองอันตามมาติด ๆ ในปี ๑๙๒๑ โดยดับเบิลยู.เอช. ช็อตต์ (W. H. Short นาฬิกานี้ทำงานโดยลูกตุ้มหลักกับลูกตุ้มรอง มีความคลาดเคลื่อนเทียงเศษหนึ่งส่วนพันวินาทีต่อวัน

    ขณะที่นาฬิกา ควอตซ์ (quartz) เริ่มเข้ามาแทนที่นาฬิกาลูกตุ้มในช่วงทศวรรษที่ ๑๙๓๐ และ ๑๙๔๐ แต่ก็ยังมีการใช้นาฬิกาลูกตุ้มอยู่ในปัจจุบัน เพราะนาฬิกาลูกตุ้มรุ่นคุณปู่เป็นของเก่าที่น่าสะสม

    นาฬิกาควอตซ์มีการทำงานพื้นฐานมาจากคุณสมบัติทำให้เกิดไฟฟ้าของผลึกแก้ว เมื่อนำมาวางในสนามพลังไฟฟ้า ผลึกแก้วจะเปลี่ยนรูปทรง ในทางกลับกัน เมื่อบีบหรือหักผลึกแก้ว จะได้สนามพลังไฟฟ้ากลับมาเช่นกัน เมื่อเอาผลึกแก้วไปเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะทำให้ผลึก แก้วสั่น เกิดเป็นคลื่นความถี่ต่อเนื่องส่งให้นาฬิกาทำงาน เนื่องจากมีความถูกต้องและราคาไม่สูง นาฬิกาควอตซ์จึงกลายเป็นอุปกรณ์บอกเวลาอันดับแรกที่ผู้คนนิยมใช้กัน

    แม้จะยังได้รับความนิยมอยู่เป็นจำนวนมากในปัจจุบันนี้ แต่ความเที่ยงตรงอันโดดเด่นของนาฬิกาควอตซ์ก็ตกเป็นรองนาฬิกาปรมาณู (atomic clock) ซึ่งมีความเที่ยงตรงสูงมากไปเสียแล้ว