เวลา

กลศาสตร์ดั้งเดิม

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(m \vec{v})$ กฎข้อที่สองของนิวตัน

ประวัติ แนวคิดมูลฐาน ช่องว่าง · เวลา · มวล · แรง พลังงาน · โมเมนตัม สมการ กลศาสตร์ดั้งเดิม กลศาสตร์แบบลากรางจ์ กลศาสตร์แบบแฮมิลโตเนียน สาขา สถิตยศาสตร์ พลศาสตร์(ไร้มวล) พลศาสตร์ กลศาสตร์ประยุกต์ กลศาสตร์ท้องฟ้า กลศาสตร์ต่อเนื่อง สถิตยกลศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ นิวตัน · ออยเลอร์ · ดาเลมเบิร์ต · Clairaut ลากรานจ์ · ลาปลาส · แฮมิลตัน · Poisson

นาฬิกาพก เครื่องมือที่ใช้ในการรักษาเวลา

เวลา ในมุมมองหนึ่งกล่าวว่า เวลาเป็นองค์ประกอบพื้นฐานหนึ่งของจักรวาล ให้เหตุการณ์ต่าง ๆ ดำเนินอยู่ในนั้น ซึ่งเป็นแนวคิดของไอแซก นิวตัน อีกมุมมองหนึ่งกล่าวว่า เวลาเป็นสิ่งสมมุติเช่นเดียวกับพื้นที่ (สเปซ) และตัวเลข มีเหตุการณ์ต่าง ๆ เกิดขึ้นเป็นลำดับ แต่ไม่ได้หมายความว่าเวลากับเหตุการณ์เหล่านั้นจะรวมอยู่ด้วยกัน ซึ่งเป็นแนวคิดของอิมมานูเอล คานต์ และกอตฟรีด ไลบ์นิซ

บางที มุมมองทั้งสองเกี่ยวกับเวลาก็ยังน่าสับสนอยู่ จึงมีการนิยามโดยการปฏิบัติ (operational definition) ซึ่งมักใช้การเคลื่อนที่หรือการเปลี่ยนแปลงแบบเป็นคาบของวัตถุเป็นตัววัดเวลา เช่น ดิถี (ข้างขึ้นข้างแรม) ของดวงจันทร์ การแกว่งของลูกตุ้ม การขึ้นและตกของดวงอาทิตย์

เวลา เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ ปรัชญา และศิลปศาสตร์ แต่ละสาขาก็มีมุมมองต่าง ๆ กันไป เช่น ในวิชาเศรษฐศาสตร์ อาจมองว่า "เวลาเป็นเงินทอง" ("Time is money.") เป็นต้น

ความหมายของเวลาตามพจนานุกรม

ตามพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน พุทธศักราช 2542 ให้คำนิยามของเวลาว่า

ชั่วขณะความยาวนานที่มีอยู่หรือเป็นอยู่ โดยนิยมกำหนดขึ้นเป็นครู่ คราว วัน เดือน ปี เป็นต้น.

การวัดเวลา

เวลา เป็นหนึ่งในปริมาณพื้นฐานซึ่งมีอยู่น้อยนิด ปริมาณมูลฐานเหล่านี้ไม่สามารถถูกนิยามได้จากปริมาณอื่น ๆ ด้วยเพราะความเป็นพื้นฐานที่สุดของปริมาณต่าง ๆ ที่เรารู้ เพราะฉะนั้น เราจึงต้องวัดปริมาณเหล่านี้แทนการนิยาม ในอดีตประมาณ 2000 ปี ก่อนคริสตกาล อารยธรรมสุเมเรียนได้ใช้ระบบเลขฐานหกสิบ (sexagesimal) เป็นหลักในการวัดเวลาในบางปริมาณ เช่น 60 วินาที เท่ากับ 1 นาที และ 60 นาที เท่ากับ 1 ชั่วโมง ทว่าบางปริมาณก็ยึดเลข 12 และ 24 เป็นหลัก คือชั่วโมง ซึ่ง 12 ชั่วโมง เท่ากับ 1 กลางวัน (โดยประมาณ) และ 1 กลางคืน (โดยประมาณ) และ 24 ชั่วโมง เท่ากับ 1 วัน ซึ่งเราก็ได้ใช้ระบบที่ชาวสุเมเรียนคิดไว้มาจนถึงปัจจุบันนี้

ในอดีต มีการใช้นาฬิกาแดด ซึ่งประกอบด้วยแท่งวัตถุรูปสามเหลี่ยม (gnomon) ซึ่งจะทำให้เกิดเงาบนขีดที่ขีดไว้บนแท่นของนาฬิกาแดด แต่นาฬิกาแดดต้องอาศัยการปรับเทียบกับละติจูด จึงจะสามารถบอกเวลาท้องถิ่นได้ถูกต้อง นักเขียนในอดีตนามว่า ไกอุส ไพลนิอุส เซกันดุส (Gaius Plinius Secundus) ชาวอิตาลี บันทึกว่านาฬิกาแดดเรือนแรกในกรุงโรมถูกปล้นมาจากเมืองกาตาเนีย (Catania) ที่เกาะซิซิลี (Sicily) ทางตอนใต้ของอิตาลี เมื่อ 264 ปี ก่อนคริสตกาล แต่ให้เวลาไม่ถูกต้อง จนกระทั่งมีการปรับเทียบกับละติจูดของกรุงโรมเมื่อ 164 ปี ก่อนคริสตกาล จากนั้น จึงมีการยึดเวลาเที่ยงตรง คือเวลาที่เงาของนาฬิกาแดดสั้นที่สุดเป็นเวลาเปิดศาลสถิตยุติธรรมในกรุงโรม

เครื่องมือวัดเวลาอีกชนิดหนึ่งที่แม่นยำก็คือ นาฬิกาน้ำ ซึ่งคิดค้นครั้งแรกในอียิปต์ ต่อมาก็เป็นที่แพร่หลายเนื่องจากสามารถใช้วัดเวลาในตอนกลางคืนได้ ทว่าต้องมียามรักษาเวลาคอยเติมน้ำมิให้พร่องอยู่เสมอ กล่าวกันว่า เพลโต ได้ประดิษฐ์นาฬิกาน้ำสำหรับปลุกนักเรียนของเขาให้ตื่นขึ้น โดยอาศัยหลักการเติมน้ำลงในภาชนะทรงกระบอก โดยในภาชนะนั้นจะมีภาชนะใส่ลูกตะกั่วหลาย ๆ ลูก ซึ่งถ้าน้ำมีมากจนล้น ลูกตะกั่วก็จะตกลงใส่ถาดทองแดง เกิดเสียงดังขึ้น

เครื่องมือวัดเวลาอีกชนิดหนึ่งคือ นาฬิกาทราย นิยมใช้ในการสำรวจเป็นระยะทางไกล ๆ เพราะพกพาง่าย ไม่คลาดเคลื่อน เฟอร์ดินันด์ มาเจลลัน นักสำรวจชาวโปรตุเกส ได้ใช้นาฬิกาชนิดนี้ในการสำรวจของเขามาแล้ว ธูป หรือเทียน สามารถที่จะใช้เป็นนาฬิกาได้ โดยเฉพาะก่อนที่จะมีนาฬิกาที่มีกลไกที่ชัดเจนดังเช่นในปัจจุบัน

ในปัจจุบัน เราใช้นาฬิกาแบบมีกลไก ซึ่งก็สามารถทำได้หลายวิธี เช่น ใช้ไฟฟ้า สปริง หรือลูกตุ้ม ขับเคลื่อนเข็มนาฬิกาให้บอกเวลาได้ ทั้งนี้ยังต้องมีโครโนมิเตอร์ (chronometer) สำหรับปรับเทียบเวลา โดยเฉพาะนาฬิกาข้อมือแบบใช้กลไก ในปัจจุบัน นาฬิกาที่แม่นยำที่สุดก็คือ นาฬิกาอะตอม ซึ่งใช้ปรับเทียบนาฬิกาชนิดอื่น ๆ และรักษาเวลามาตรฐาน

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสารสนเทศ ทำให้ปัจจุบันเราสามารถใช้ระบบชี้ตำแหน่งบนผิวโลก (global positioning system) ร่วมกับโพรโทคอลเวลาเครือข่าย (network time protocol) เพื่อช่วยให้การรักษาเวลาทั่วโลกเป็นไปในทางเดียวกัน

ความหมายของเวลาแบบวิทยาศาสตร์

หน่วยของเวลาที่ควรทราบ
หน่วย	ขนาด	หมายเหตุ
ไมโครวินาที	10-6 วินาที
มิลลิวินาที	1/1,000 วินาที
วินาที	หน่วยฐานในระบบหน่วยเอสไอ
นาที	60 วินาที
ชั่วโมง	60 นาที
วัน	24 ชั่วโมง
สัปดาห์	7 วัน
ปักษ์	14 หรือ 15 วัน; 2 สัปดาห์
เดือน	28 ถึง 31 วัน
ไตรมาส	3 เดือน
ปี (ปีปฏิทิน)	12 เดือน
ปีสุริยคติ	365.24219 วัน	โดยเฉลี่ย
ทศวรรษ	10 ปี
ศตวรรษ	100 ปี
สหัสวรรษ	1,000 ปี

ตามระบบหน่วยเอสไอ ได้กำหนดให้หน่วยของเวลาเป็น วินาที ดังมีนิยามต่อไปนี้

วินาที มีค่าเท่ากับระยะเวลาที่เกิดการแผ่รังสีกลับไปมาระหว่างอะตอมซีเซียม-133 ที่บริสุทธิ์อย่างยิ่งยวด และอยู่ในสถานะพื้น สองอะตอม 9 192 631 770 ครั้ง (ไป-กลับ นับเป็น 1 ครั้ง)

โลก ถูกแบ่งออกเป็นเขตเวลาต่าง ๆ โดยกำหนดให้โดยเฉลี่ย 1 เขต กินเนื้อที่ 15 องศาของลองจิจูด (แต่อาจจะปรับได้ตามเขตแดนของแต่ละรัฐหรือประเทศ) แต่ละเขตเวลามีเวลามาตรฐานจากการบวกหรือลบชั่วโมงตามลองจิจูดที่อยู่ออกจากเวลามาตรฐานกรีนิช บางทีอาจจะบวกเวลาออมแสง (daylight saving time) ได้ตามความเหมาะสม ในบางกรณีที่ต้องการปรับแก้เวลาให้ตรงกับเวลาสุริยคติเฉลี่ย ก็สามารถบวกอธิกวินาที (leap second) ได้

เวลาในมุมมองของศาสตร์สาขาอื่น

ในพระคัมภีร์เก่า (Old Testament) ชื่อ เอคเคลไซแอสเตส (Ecclesiastes) ซึ่งในอดีตเชื่อว่าเขียนโดยกษัตริย์โซโลมอน (King Solomon-970-928 ปีก่อนคริสตกาล) ได้เขียนเกี่ยวกับเวลาไว้ดังนี้

เวลา ถูกคาดหมายไว้สำหรับทุกสิ่ง ทุกสิ่งทุกอย่างที่อยู่ใต้ฟ้าล้วนเกี่ยวพันกับเวลาหมด -เวลาที่จะเกิด และเวลาที่จะตาย เวลาที่จะปลูก และเวลาที่จะถอนรากสิ่งที่ปลูกไป เวลาที่จะฆ่า และเวลาที่จะเยียวยา เวลาที่จะทำลาย และเวลาที่จะสร้างใหม่ เวลาที่ร้องไห้ และเวลาที่หัวเราะ เวลาที่จะไว้ทุกข์ และเวลาที่จะเต้นรำอย่างมีความสุข เวลาที่จะขว้างก้อนหิน และเวลาที่จะเก็บก้อนหิน เวลาที่จะโอบกอด และเวลาที่จะปฏิเสธการโอบกอด เวลาที่จะค้นหา และเวลาที่จะหยุดค้น เวลาที่จะเก็บไว้ เวลาที่จะทิ้งขว้างมันไป เวลาที่จะแยก และเวลาที่จะรวม เวลาที่จะเงียบ และเวลาที่จะพูด เวลาที่จะรัก และเวลาที่จะชัง เวลาที่จะมีศึก และเวลาที่จะอยู่อย่างสงบ (Ecclesiastes 3:1–8)

ประมาณ 500 ปี ก่อนคริสตกาล เฮราคลิตัส (Heraclitus) นักปรัชญาชาวกรีก กล่าวว่า

ทุกสิ่งไหลไปเรื่อย ๆ ไม่มีสิ่งใดเที่ยงแท้ ทุกสิ่งทุกอย่างไหลไปตามทาง ไม่มีสิ่งใดคงที่ ถ้าเจ้าจะก้าวไปในท้องน้ำสองครั้งนั้น ไปเอาน้ำ และก็ไปแช่น้ำเล่นนั้น หาทำได้ไม่ เวลาเป็นเด็กน้อย ซึ่งเคลื่อนทุกสิ่งทุกอย่างให้ไหลไป ดังนั้น อำนาจของกษัตริย์ก็เป็นเพียงของเล่นเด็กเท่านั้น

ไอแซก นิวตัน เชื่อว่าเวลาและพื้นที่ (สเปซ) เป็นมิติสำหรับเหตุการณ์ต่าง ๆ ดังที่เขากล่าวว่า

ความสมบูรณ์ ความจริง และเวลาทางคณิตศาสตร์ โดยตัวมันเองและธรรมชาติของตัวมันนั้น ถ้าไม่คิดสิ่งอื่นใดภายนอกเลย มันไหลอย่างสม่ำเสมอ และเรียกการไหลนั้นว่า ระยะเวลา ความสัมพันธ์ ความเป็นจริงที่เห็นได้ เป็นการมองที่ภายนอกเท่านั้น คือมองว่าระยะเวลาเคลื่อนที่ได้ เช่น ชั่วโมง วัน เดือน และปี สิ่งเหล่านี้มักใช้แทนเวลาอันแท้จริง (ปรินซิเปีย แมทเทมาติกา)

ไอน์สไตน์เชื่อว่า เวลามีความสัมพัทธกับความเร็วแสง กล่าวคือ หากแสงเดินทางช้าลงก็จะไปดึงเวลาให้เดินเร็วขึ้น เพื่อชดเชยกับความเร็วแสงที่สูญเสียไป ทำให้แสงเดินทางด้วยความเร็วคงที่อยู่ตลอดเวลา โดยปัจจัยที่ทำให้แสงเดินทางช้าลงเช่น แรงโน้มถ่วงคือ ในที่ๆไม่มีแรงโน้มถ่วงเวลาจะเดินเร็วกว่าในที่ที่มีแรงโน้มถ่วง ซึ่งจากทฤษฎีของไอน์สไตน์ทำให้พบว่า การส่งดาวเทียมขึ้นไปนอกโลกเพื่อรายงานผลกลับมายังพื้นโลกนั้น ต้องหักค่าความต่างของเวลาออกไป เพื่อให้ข้อมูลที่ส่งมาเป็นข้อมูลที่เป็นจริง

ทว่ากอตฟรีด ไลบ์นิซ เชื่อว่า เวลากับพื้นที่เป็นเพียงสิ่งสมมุติเท่านั้น ซึ่งเราใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างเหตุการณ์ต่าง ๆ รอบตัวเรา

ในวิชาจิตวิทยา เชื่อว่า คนหลาย ๆ คนมีมุมมองต่อระยะของเวลาที่แตกต่างกัน เช่น เวลาอันยาวนานอาจดูแสนสั้นเหลือเกินสำหรับบางคน แต่อาจยืดยาวเสียจนทนไม่ได้สำหรับคนบางคน เมื่อคนเราแก่ตัวมากขึ้น อาจมองว่าเวลาช่างผ่านไปเร็วเหลือเกิน แทนที่จะคิดว่าเวลาผ่านมานานแล้ว แอลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เคยกล่าวว่า เมื่อเรานั่งใกล้ผู้หญิงที่หน้าตาน่ารักสักชั่วโมง เราก็คิดว่านี่แค่นาทีเดียว ถ้าเราอังมือใกล้เตาร้อน ๆ สักนาที เราก็คิดว่านี่มันผ่านมาหนึ่งชั่วโมงแล้ว

แหล่งข้อมูลอื่น ๆ (อังกฤษ)

ความเข้าใจเวลา

• Time and Its Discontents
• Subjective Perception of Time and a Progressive Present Moment: The Neurobiological Key to Unlocking Consciousness
• Time Perception I and II
• The Order of Time: Platform for an Alternative Time Consciousness
• Time Perception Research at the University of Manchester

ฟิสิกส์

• A walk through Time
• Time Travel and Multi-Dimensionality
• Time and classical and quantum mechanics: Indeterminacy vs. discontinuity
• Time as a universal consequence of quanta
• Theories With Problems: What Is Time?

ปรัชญา

• The Experience and Perception of Time จากสารานุกรมปรัชญา มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
• Is there a defensible argument for the non-existence of time?

การรักษาเวลา

• Different systems of measuring time
• non-SI units
• UTC/TAI Timeserver
• Leapsecond
• Hex Time
• Florencetime.net
• BBC article on shortest time ever measured
• Federation of the Swiss Watch Industry FH
• American Watchmakers-Clockmakers Institute
• The World Clock - Time Zones
• World Local Times on Google Map by single click
• Current time in cities all over the world

อื่น ๆ

• Cycles Research Institute
• GMT and all other timezones...
• TimeTicker and the time tickers...
• World Time and Zones
• Official US time