เหตุใดการวัดเวลาจึงแม่นยำกว่าที่เราคิด?

(แดน ทรี) - เวลาไม่ได้มาจากโทรศัพท์ และไม่ได้มาจากนาฬิกาด้วย มันมาจากอะตอมที่สั่นสะเทือนในสุญญากาศหลายพันล้านครั้งต่อวินาที ภายในระบบที่คอยตรวจสอบตัวเองอยู่ตลอดเวลา

ระบบการบอกเวลาสมัยใหม่เริ่มต้นด้วยอะตอมซีเซียม-133 เมื่อถูกกระตุ้นด้วยความถี่ไมโครเวฟที่เหมาะสม อะตอมซีเซียมจะเปลี่ยนระดับพลังงานและปล่อยพัลส์ออกมา กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำ 9,192,631,770 ครั้งพอดี และตัวเลขนี้กำหนดหนึ่งวินาที

นี่คือที่มาของนาฬิกาอะตอม นาฬิกาจะปล่อยคลื่นไมโครเวฟในสุญญากาศ ติดตามเวลาที่อะตอมซีเซียมสั่นพ้อง จากนั้นจึงล็อกความถี่นั้นไว้

เมื่อล็อกการสั่นพ้องแล้ว ระบบจะนับแต่ละรอบและรักษาการจัดตำแหน่ง นี่คือฐานเวลาที่โทรศัพท์ของคุณแสดง แม้ว่าจะถูกกรองผ่านโครงสร้างพื้นฐานหลายชั้น แต่การอ้างอิงดั้งเดิมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

หากปราศจากสิ่งนี้ GPS จะล่มสลาย เครือข่ายทางการเงินจะไม่สอดคล้องกัน และระบบการสื่อสารจะล่าช้าและคลาดเคลื่อน สิ่งนี้ยืนยันว่าการบอกเวลาไม่ใช่แค่เรื่องพิธีการ แต่เป็นสิ่งที่ช่วยให้ทุกอย่างดำเนินไปได้อย่างราบรื่น

เวลา: เป้าหมายเคลื่อนที่

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการบอกเวลาคือมันมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ห้องปฏิบัติการหลายสิบแห่งทั่ว โลก ใช้งานนาฬิกาอะตอมที่มีความแม่นยำสูง โดยแต่ละแห่งจะส่งข้อมูลไปยังระบบร่วม

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกอย่างจะสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์แบบ และไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น ระบบจะเปรียบเทียบตัวเลขที่วัดได้ คำนึงถึงความเบี่ยงเบน และรักษาค่าเฉลี่ยให้คงที่

ค่าเฉลี่ยดังกล่าวจะกลายเป็นเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) และจะได้รับการอัปเดตอย่างต่อเนื่อง ไม่มีนาฬิกาหลักตัวเดียว

สหรัฐอเมริกา เยอรมนี ญี่ปุ่น และประเทศอื่นๆ ร่วมส่งข้อมูลของตน และสัญญาณรวมดังกล่าวจะถูกส่งไปทั่วโลกผ่านดาวเทียม สายเคเบิลใยแก้วนำแสง วิทยุ...

เป้าหมายไม่ใช่การวัดที่สมบูรณ์แบบในระดับบุคคล แต่คือการบรรลุฉันทามติที่สามารถผ่านการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดได้ ระบบนี้ไม่ได้ทำงานโดยนักฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังทำงานโดยเครือข่ายวิศวกร ช่างเทคนิคโทรคมนาคม และผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ อีกมากมาย

ทุกครั้งที่หน้าจอโทรศัพท์ของคุณแสดงเวลา จะได้รับข้อมูลจากออสซิลเลเตอร์คริสตัลที่ซ่อนอยู่ ซึ่งทำงานด้วยอัตราคงที่ ความถี่ของออสซิลเลเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า หรืออายุการใช้งาน

หากอุปกรณ์ไม่ได้เสียบปลั๊กหรือออฟไลน์เป็นเวลานานพอ อุปกรณ์จะเริ่มเกิดการคลาดเคลื่อนจากเวลาจริง แม้เพียงไม่กี่วินาทีก็อาจรบกวนข้อความที่เข้ารหัสหรือธุรกรรมอัตโนมัติได้ นั่นเป็นเหตุผลที่อุปกรณ์สมัยใหม่มักจะซิงค์ตัวเองอยู่ตลอดเวลา เพราะการคลาดเคลื่อนเพียงวันเดียวอาจรบกวนระบบความเร็วสูงได้

อนาคตของเวลาไม่ใช่วินาที

โดยสรุป การบอกเวลาเป็นเรื่องของการควบคุมที่แม่นยำมาโดยตลอด โดยเริ่มจากดวงอาทิตย์ จากนั้นเป็นเครื่องจักร และในปัจจุบันเป็นอะตอม

แต่งานวิจัยในปัจจุบันยังก้าวไกลกว่านั้นอีก มีนาฬิกาแลตทิซออปติคัลแบบใหม่ที่สร้างขึ้นโดยใช้อะตอมอย่างสตรอนเซียมหรืออิตเทอร์เบียม ซึ่งทำงานเร็วกว่าซีเซียมถึง 100,000 เท่า พวกมันมีความแม่นยำเพียงพอที่จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วงระหว่างศีรษะและเท้าของคุณได้

ความละเอียดดังกล่าวถือเป็นกุญแจสำคัญในการปลดล็อกระบบนำทางรุ่นถัดไปที่สามารถแข่งขันกับ Google Maps ซิงโครไนซ์วงโคจรต่ำของโลก และตรวจสอบโลกได้แบบเรียลไทม์

ปัจจุบัน เวลาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเล และแม้กระทั่งคาดการณ์การปะทุของภูเขาไฟได้ เพียงแค่สังเกตการไหลที่แตกต่างกันภายใต้ความกดดัน

เรายังเห็นการใช้เวลาในการสร้างเสถียรภาพให้กับคอมพิวเตอร์ควอนตัม รับรองเหตุการณ์เทคโนโลยีบล็อคเชน และปรับแต่งกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่สแกนท้องฟ้า

ในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ การดริฟต์แม้เพียงนาโนวินาทีก็ถือว่าล้มเหลวโดยสิ้นเชิง และนั่นคือจุดที่ความแม่นยำเปลี่ยนจากความแปลกประหลาดทางวิศวกรรมไปเป็นข้อกำหนดที่เข้มงวด

คุณจะไม่พบสิ่งเหล่านี้ในโทรศัพท์หรือนาฬิกาของคุณ สิ่งเหล่านี้เป็นการทดลองที่แยบยลและซ่อนเร้นจากการมองเห็น แต่สิ่งเหล่านี้กำลังเปลี่ยนแปลงรากฐานของเทคโนโลยีสมัยใหม่ไปแล้ว

ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-do-thoi-gian-chinh-xac-lai-phuc-tap-hon-chung-ta-tuong-20250922090644411.htm