เวลาเพียง 1 วินาทีก็มีความหมาย
ประโยคนี้คือคติสอนใจคนให้ไม่ประมาทต่อการกระทำของตัวเอง เพราะเพียงช่วงเวลาสั้นๆ ก็สามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆ ได้ ทั้งในการแข่งขันกีฬาที่หาผู้ชนะหรือแพ้ ไปจนถึงเรื่องความเป็นความตาย ดังนั้น ในบทความนี้จึงขอเล่าถึงหน่วยที่เล็กที่สุดของเวลา นั่นก็คือวินาที (second) ซึ่งปัจจุบันถูกใช้เป็นหน่วยฐานเอสไอ (SI base unit) ที่มีการนิยามจากกฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์ที่แน่นอน
แต่เดี๋ยวก่อน เพราะ second ยังแปลได้ว่า อันดับสอง นี่คงไม่ใช่แค่ความบังเอิญ แต่ความหมายใดเกิดขึ้นก่อน และสัมพันธ์กับอีกความหมายอย่างไร World Wide Words จะพาผู้อ่านทุกคนหาคำตอบ
ภาพ: The Four Times of Day: Night (1757) / Joseph Vernetสมัยโบราณสังเกตเวลาจากธรรมชาติที่เปลี่ยนไป
ก่อนที่จะอธิบายถึงหน่วยเวลาที่เล็กที่สุดอย่างวินาที ต้องเท้าความเกี่ยวกับการแบ่งเวลาสมัยโบราณก่อน ในอารยธรรมต่างๆ กำหนดเวลาจากลักษณะทางธรรมชาติของท้องฟ้าที่เป็นวัฏจักร คือเมื่อฟ้าสว่างและมืด เกิดเป็นกลางวันและกลางคืนจากการหมุนรอบตัวเองของโลก นับเป็น 1 วัน ดูการเปลี่ยนแปลงความสว่างของดวงจันทร์บนท้องฟ้า จากมืดหมดดวง สว่างจนเต็มดวง แล้วกลับมามืดอีกครั้ง นับเป็น 1 เดือน และดูตำแหน่งดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าที่ขึ้นเหนือลงใต้ตามการโคจรของโลก นับเป็น 1 ปี
นี่คือการกำหนดเวลาที่ธรรมชาติให้มา ซึ่งส่งผลต่อวิถีชีวิตของคนในทุกอารยธรรม เพราะ 1 วันมีทั้งช่วงฟ้าสว่างและมืด มนุษย์จะทำงานในช่วงกลางวัน และพักผ่อนในเวลากลางคืน แล้วกำหนดฤดูเพาะปลูกและเก็บเกี่ยวใน 1 ปี เพราะตำแหน่งของดวงอาทิตย์ที่เปลี่ยนไปส่งผลต่อสภาพภูมิอากาศ ซึ่งถ้าเก็บเกี่ยวผลผลิตไม่ทันฤดูหนาว ก็เตรียมอดตายก่อนฤดูใบไม้ผลิได้เลย
อย่างไรก็ตาม 1 วันยังเป็นช่วงเวลาที่นานอยู่ มนุษย์ต้องการแบ่งให้ละเอียดขึ้น โดยชาวอียิปต์โบราณได้ใช้นาฬิกาแดดเพื่อบอกเวลาตั้งแต่ดวงอาทิตย์ขึ้นจนตก โดยแบ่งเป็น 12 ส่วน รวมถึงบอกเวลากลางคืนด้วยการใช้ดวงดาว 12 กลุ่มดาว การแบ่งเวลาเช่นนี้พัฒนากลายมาเป็นชั่วโมง และทำให้ 1 วันมี 24 ชั่วโมง ซึ่งถือว่าเพียงพอกับการดำรงชีวิตที่เรียบง่ายในสมัยนั้น
ภาพ: Amazing Czechiaนาทีและวินาที ปรากฏให้เห็นในยุคกลาง
เมื่อเข้าสู่ยุคกลาง มนุษย์ต้องการแบ่งเวลาให้ละเอียดสำหรับทำนาฬิกาที่บอกเวลาอย่างแม่นยำมากขึ้น ทำให้จาก 1 ชั่วโมง ถูกแบ่งย่อยออกเป็น 60 นาที และ 1 นาทีแบ่งเป็น 60 วินาทีตามลำดับ
โดยในสมัยนั้น ภาษาละตินเป็นภาษากลางสำหรับประเทศต่างๆ ในยุโรป จึงเรียกเวลาที่แบ่งใหม่ด้วยภาษาละตินคือ
นาที เรียกว่า pars minuta prima แปลตรงตัวคือ การแบ่งลำดับที่ 1
วินาที เรียกว่า pars minuta secunda แปลตรงตัวคือ การแบ่งลำดับที่ 2
เมื่อเห็นคำภาษาละตินแล้วเริ่มคุ้นๆ ไหมครับ ใช่แล้ว เพราะ minuta กลายเป็นคำว่า minute และ secunda กลายเป็น second ในปัจจุบัน ดังนั้น จึงตอบคำถามได้ว่าทำไมคำว่าวินาทีและอันดับสองใช้ความหมายเดียวกัน เพราะวินาทีคือการแบ่งเวลาอันดับที่ 2 (จากชั่วโมง) นั่นเอง อันที่จริงสมัยนั้นยังแบ่งวินาทีลงไปอีก 60 ส่วน เรียกว่า pars minuta tertia (การแบ่งลำดับที่ 3) แต่เนื่องจากปัจจุบันใช้ระบบทศนิยมแทน ทำให้หน่วยเวลานี้ไม่ได้รับความนิยมในที่สุด
ภาพ: Urwerk AMC Atomic Master Clock with Paired Watch / A Timely Perspectiveเพื่อความแม่นยำในการวัด จึงต้องนิยามหน่วยวินาทีจากค่าทางฟิสิกส์
เนื่องจากตำแหน่งดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล ในฤดูร้อน กลางวันจะยาวนาน ขณะที่ฤดูหนาว กลางวันจะสั้น การกำหนดเวลาจากนาฬิกาแดดที่แบ่งกลางวันเป็น 12 ชั่วโมง ทำให้เวลา 1 ชั่วโมงไม่เท่ากันในแต่ละช่วงของปี มนุษย์จึงต้องการสร้างอุปกรณ์ที่สามารถบอกเวลาได้แม่นยำกว่านี้ คือนาฬิกากล (mechanical clock) ที่ใช้ลูกตุ้มหรืออุปกรณ์ต่างๆ กำหนดจังหวะเวลาให้ชัดเจนแน่นอน และเมื่อต้องการความแม่นยำ จึงต้องสร้างนิยามให้กับวินาที ซึ่งเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของเวลา
เดิมวินาทีก็นิยามง่ายๆ คือเวลา 1/84,600 หน่วยของวัน (24 ชั่วโมง x 60 นาที x 60 วินาที) แต่เมื่อทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ค้นพบว่าเวลาสามารถเร็วขึ้นหรือช้าลงได้ ขึ้นกับความเร็วและความโน้มถ่วงของวัตถุ ทำให้เมื่อเทียบเวลาบนโลก กับบนยานอวกาศที่ห่างไกลมากๆ ในเวลาเท่ากัน นาฬิกาบนโลกจะเดินเร็วกว่า จากทฤษฎีนี้ทำให้เวลากลายเป็นสิ่งสัมพัทธ์ (relative) กับสิ่งอื่นด้วย ไม่ใช่สิ่งสัมบูรณ์ (absolute) ที่มีค่าคงที่ตลอดไป
เนื่องจากวินาทีเป็น 1 ใน 7 หน่วยฐานของระบบ SI ที่ใช้ต่อยอดในหน่วยอื่น จึงนำไปสู่การนิยามหน่วยวินาทีใหม่ โดยใช้ค่าทางฟิสิกส์เพื่อให้ไม่คลาดเคลื่อนอีก จนได้ข้อสรุปดังนี้
1 วินาทีคือ ระยะเวลาเท่ากับ 9,192,631,770 รอบของการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนระดับ hyperfine สองระดับของอะตอม Caesium-133 ในสถานะพื้น
โดยนิยามนี้มีพื้นฐานจากนาฬิกาอะตอมที่มีความแม่นยำสูงมาก โดยในเวลา 30 ล้านปี จะคลาดเคลื่อนเพียง 1 วินาทีเท่านั้น
ภาพ: Aleph Circular Trigonometry Protractor / ALEPH MSecond ยังใช้กับการแบ่งมุมได้อีกด้วย
หลายคนจะคุ้นเคยว่า second แปลว่า ที่สอง และวินาที แต่คำนี้ยังมีอีกความหมายหนึ่งที่สามารถพบได้ในวิชาคณิตศาสตร์ นั่นคือ พิลิปดา
เราแบ่งวงกลมออกเป็น 360 องศา ซึ่งแต่ละองศาจะแบ่งย่อยออกเป็น 60 ลิปดา (minute) และ 1 ลิปดาแบ่งย่อยออกเป็น 60 พิลิปดา (second) ซึ่งมีหลักการแบ่งเหมือนกกับการแบ่งชั่วโมงออกเป็นนาทีและวินาทีทุกประการ แต่สาเหตุที่ใช้เลขฐาน 60 ในการแบ่งทั้งมุมและเวลา แทนที่จะเป็นเลขฐาน 10 เพราะเลข 60 มีตัวหารจำนวนมากตั้งแต่ 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20 และ 30 ทำให้แบ่งส่วนได้ง่ายกว่า ขณะที่ 10 มีเพียง 2 กับ 5 เท่านั้น
อย่างไรก็ตามการแบ่งมุมนั้นมีหลายระบบ ทั้งระบบองศา (360 องศา) เรเดียน (2π เรเดียน) รวมถึงหน่วยย่อยที่ใช้ทั้งลิปดา-พิลิปดา และทศนิยม ขึ้นกับจุดประสงค์และความนิยมของแต่ละคน เพื่อระบุให้ชัดเจนว่า minute และ second ที่พูดถึงคือการแบ่งมุม ไม่ใช่เวลา ในบางครั้งเราสามารถใช้คำว่า arcminute และ arcsecond แทนได้
สำหรับในภาษาไทยนั้น ทั้งคำว่า นาที, วินาที, ลิปดา, พิลิปดา เป็นคำที่มาจากภาษาสันสกฤตทั้งหมด สามารถเขียนด้วยอักษรเทวนาครีตามลำดับ ดังนี้ नाडी, विनाडी, लिप्ता, विलिप्ता และสังเกตว่า พิลิปดา ใช้ตัว พ ไม่ใช่ ฟ แบบที่หลายคนเข้าใจกันด้วย
แหล่งข้อมูล: