การวัดสิ่งที่วัดไม่ได้
เวลาเป็นทรัพยากรเดียวที่ทุกอารยธรรมพยายามจะกำหนดให้แน่นอน และสำหรับประวัติศาสตร์มนุษย์ส่วนใหญ่ ความพยายามนั้นกลับแม่นยำน้อยอย่างน่าประหลาดใจ ชาวนาจำเป็นต้องรู้ฤดูกาล นักบวชต้องรู้เวลาทำพิธีกรรม กะลาสีต้องรู้เวลาน้ำขึ้นสูงสุด แต่เครื่องมือที่มีให้ตอบคำถามเหล่านั้นมีตั้งแต่เงาบนพื้นดินไปจนถึงเหยือกน้ำที่หยดลงมา เรื่องราวของการจับเวลาคือเรื่องราวของมนุษยชาติที่ค่อยๆ ต่อสู้กับสิ่งที่เป็นนามธรรมลื่นไหลให้กลายเป็นตัวเลขที่ละเอียดยิ่งขึ้นเรื่อยๆ จากอุปกรณ์ที่แม่นยำในระดับชั่วโมง ไปจนถึงนาฬิกาที่จะไม่คลาดเคลื่อนแม้แต่วินาทีเดียวตลอดอายุขัยของจักรวาล
ต่อไปนี้คือประวัติศาสตร์โดยย่อของการเดินทางนั้น จากนาฬิกาแดดของอียิปต์โบราณ ไปจนถึงนาฬิกาโครงตาข่ายเชิงแสงที่ทำงานอยู่ในห้องปฏิบัติการในปัจจุบัน
เงาและแสงแดด: นาฬิการุ่นแรก
เครื่องบอกเวลาในยุคแรกๆ มองขึ้นไปบนฟ้ามากกว่ามองลงพื้นดิน เมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านท้องฟ้า เงาที่มันทอดลงมาจะกวาดผ่านพื้นดินเป็นแนวโค้งที่คาดเดาได้ และวัตถุสูงใดๆ ก็สามารถใช้เป็นเข็มชี้ได้ ชาวอียิปต์โบราณสร้าง เสาโอเบลิสก์ ขนาดใหญ่สูงตระหง่านตั้งแต่ประมาณ 3500 ปีก่อนคริสตกาล และเงาที่เคลื่อนที่ของมันก็แบ่งช่วงเวลากลางวันออกเป็นส่วนๆ ที่สังเกตได้ ราวๆ 1500 ปีก่อนคริสตกาล ชาวอียิปต์ใช้ นาฬิกาเงาแบบพกพา ซึ่งเป็นแท่งแนวนอนที่มีคานขวางยกสูงที่ทอดเงาลงบนสเกลที่ทำเครื่องหมายไว้
อุปกรณ์เหล่านี้พัฒนาเป็น นาฬิกาแดด ซึ่งชาวกรีกและโรมันปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยเข้าใจว่าแท่งที่ทอดเงา หรือโนมอน (gnomon) จะต้องเอียงไปทางขั้วฟ้าเพื่อให้เวลาในแต่ละชั่วโมงสม่ำเสมอตลอดทั้งปี นาฬิกาแดดดูสวยงามและไม่ต้องบำรุงรักษา แต่มันมีข้อบกพร่องที่ชัดเจนสองประการคือ ใช้ไม่ได้ในเวลากลางคืนและไร้ประโยชน์เมื่อมีเมฆปกคลุม ปรากฏว่าการบอกเวลาไม่สามารถพึ่งพาสภาพอากาศได้
น้ำที่บอกเวลา
ทางออกคือการวัดสิ่งที่เชื่อถือได้มากกว่าแสงแดด นั่นคือการไหลของน้ำที่สม่ำเสมอ นาฬิกาน้ำ หรือ clepsydra (ภาษากรีกแปลว่า "ขโมยน้ำ") ปรากฏครั้งแรกในอียิปต์ในรัชสมัยของฟาโรห์อเมนโฮเทปที่ 3 ในศตวรรษที่ 14 ก่อนคริสตกาล ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด น้ำจะหยดในอัตราที่เกือบคงที่จากภาชนะที่มีเครื่องหมาย และระดับน้ำที่ลดลงบ่งบอกเวลาที่ผ่านไป
วัฒนธรรมต่างๆ นำแนวคิดนี้ไปพัฒนาในทิศทางที่แตกต่างกัน ในกรีซ วิศวกรได้เพิ่มทุ่นลอย เฟือง และหน้าปัด และ clepsydra กลายเป็นอุปกรณ์ประจำศาล ซึ่งใช้จับเวลาการกล่าวสุนทรพจน์ของนักปราศรัย ในจีน เทคโนโลยีนี้ไปถึงจุดสูงสุดอย่างน่าทึ่ง ในปี ค.ศ. 1088 นักปราชญ์ผู้รอบรู้ ซู ซ่ง ได้สร้างหอนาฬิกาดาราศาสตร์ที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำสูงกว่า 10 เมตร โดยผสานกลไกจักรผ่อนปรน (escapement) ที่ปล่อยน้ำเป็นจังหวะเพื่อหมุนกลไก ซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นบรรพบุรุษทางแนวคิดของนาฬิกาจักรกลที่จะตามมา
นาฬิกาน้ำปลดปล่อยการบอกเวลาจากดวงอาทิตย์ ทำให้สามารถนับชั่วโมงในเวลากลางคืนและในทุกสภาพอากาศ แต่น้ำแข็งตัว ระเหย และไหลเร็วขึ้นเมื่อภาชนะเต็มกว่าเมื่อใกล้จะว่าง ความแม่นยำยังคงเป็นสิ่งที่ไขว่คว้าได้ยาก
การปฏิวัติแห่งจักรกล
การเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญเกิดขึ้นในยุโรปยุคกลาง ในช่วงปลายศตวรรษที่ 13 ช่างฝีมือนิรนามคนหนึ่ง ซึ่งไม่มีผู้ใดได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์แต่เพียงผู้เดียว ได้คิดค้น จักรผ่อนปรนแบบ verge และนาฬิกาจักรกลก็ถือกำเนิดขึ้น
หลักการนี้ชาญฉลาดมาก น้ำหนักที่ตกลงมาให้กำลังที่สม่ำเสมอ แต่เคล็ดลับคือการปล่อยกำลังนั้นออกมาเป็นส่วนๆ ที่ควบคุมได้ แทนที่จะปล่อยให้มันหมดไปในครั้งเดียว จักรผ่อนปรนแบบ verge ใช้แท่งแนวนอน (foliot) ที่มีน้ำหนักอยู่ที่ปลายแต่ละด้าน ซึ่งแกว่งไปมา เกี่ยวและปล่อยล้อที่มีฟันออกมาทุกครั้งที่แกว่ง การแกว่งแต่ละครั้งทำให้ชุดเฟืองเดินหน้าไปหนึ่งขั้นที่วัดได้ เสียงติ๊กต่อกนี้ ซึ่งเป็นเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ของจักรผ่อนปรน ถือเป็นเสียงที่บ่งบอกถึงอารยธรรมจักรกล
นาฬิกายุคแรกเหล่านี้ ซึ่งติดตั้งอยู่ในหอคอยของมหาวิหารและเมืองต่างๆ ทั่วศตวรรษที่ 14 นั้นหยาบตามมาตรฐานสมัยใหม่ มักจะคลาดเคลื่อนถึงสิบห้านาทีหรือมากกว่าต่อวัน บ่อยครั้งที่มันไม่มีหน้าปัดเลย มีไว้เพียงเพื่อตีระฆัง (คำว่า clock มาจากภาษาละติน clocca แปลว่าระฆัง) ถึงกระนั้น มันก็เป็นตัวแทนของบางสิ่งที่ลึกซึ้ง: เป็นครั้งแรกที่เครื่องจักรวัดเวลาด้วยการเคลื่อนไหวภายในของมันเอง โดยไม่ขึ้นกับดวงอาทิตย์ น้ำ หรือฤดูกาลโดยสิ้นเชิง
ฮอยเกนส์และลูกตุ้ม
เป็นเวลาเกือบสี่ศตวรรษที่นาฬิกาจักรกลยังคงมีความแม่นยำต่ำอย่างน่าหงุดหงิด เพราะ foliot ไม่มีจังหวะตามธรรมชาติของมันเอง มันแกว่งเร็วหรือช้าตามที่กลไกผลักมัน ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1656 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ คริสตียาน เฮยเคินส์ สร้าง นาฬิกาลูกตุ้ม ที่ใช้งานได้จริงเป็นเครื่องแรก
เฮยเคินส์อาศัยการสังเกตก่อนหน้านี้ของกาลิเลโอที่ว่าลูกตุ้มที่มีความยาวที่กำหนดจะแกว่งด้วยคาบที่คงที่อย่างน่าทึ่ง ไม่ว่าการแกว่งจะกว้างแค่ไหน ด้วยการใช้ความสม่ำเสมอตามธรรมชาตินี้เป็นองค์ประกอบในการบอกเวลาของนาฬิกา เฮยเคินส์ได้เปลี่ยนแปลงวงการนี้ในชั่วข้ามคืน ในขณะที่นาฬิกาจักรกลที่ดีที่สุดคลาดเคลื่อนหลายนาทีต่อวัน นาฬิกาลูกตุ้มของเขากลับแม่นยำภายในประมาณสิบห้าวินาที และการปรับปรุงในภายหลังทำให้ค่าคลาดเคลื่อนต่ำกว่าหนึ่งวินาทีต่อวัน
การก้าวกระโดดครั้งนี้น่าทึ่งมาก: การปรับปรุงความแม่นยำประมาณร้อยเท่าในการกระทำเพียงครั้งเดียว นาฬิกาลูกตุ้มจะยังคงเป็นเครื่องบอกเวลาที่แม่นยำที่สุดในโลกต่อไปอีก 270 ปี โดยตั้งอยู่ในหอดูดาวและกำหนดเวลาอย่างเป็นทางการของประเทศต่างๆ
ปัญหาลองจิจูด
นาฬิกาที่แม่นยำไม่ใช่แค่เรื่องน่าสนใจทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น มันคือกุญแจสำคัญสู่ความท้าทายในทางปฏิบัติที่ยิ่งใหญ่ที่สุดยุคหนึ่ง นั่นคือการหาตำแหน่งของเรือในทะเล ละติจูดของเรือสามารถอ่านได้จากความสูงของดวงอาทิตย์หรือดวงดาว แต่ ลองจิจูด ไม่มีวิธีแก้ที่ง่ายเช่นนั้น เพราะโลกหมุน 15 องศาของลองจิจูดทุกๆ ชั่วโมง กะลาสีที่รู้เวลาที่แน่นอน ณ จุดอ้างอิงคงที่ และเปรียบเทียบกับเวลาเที่ยงท้องถิ่นบนเรือ จะสามารถคำนวณได้ว่าพวกเขาแล่นไปทางตะวันออกหรือตะวันตกไกลแค่ไหน ปัญหาคือไม่มีนาฬิกาใดสามารถบอกเวลาได้อย่างแม่นยำบนเรือที่โคลงเคลง อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง และมีละอองน้ำเค็ม ลูกตุ้มใช้การไม่ได้บนดาดฟ้าที่โยก
เดิมพันนั้นร้ายแรง เรือเกยตื้นและทรัพย์สมบัติจมลงเพราะขาดคำตอบ และในปี ค.ศ. 1714 รัฐสภาอังกฤษได้เสนอรางวัลมหาศาลสำหรับวิธีแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้ เข้าสู่ จอห์น แฮร์ริสัน ช่างไม้และช่างทำนาฬิกาที่เรียนรู้ด้วยตนเองจากยอร์กเชียร์ ผู้ซึ่งอุทิศชีวิตให้กับปัญหานี้ ตลอดหลายทศวรรษ เขาสร้างนาฬิกาเดินเรือ (marine chronometer) หลายรุ่น ลงเอยด้วยผลงานชิ้นเอกของเขา H4 ซึ่งสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1759 มีขนาดกะทัดรัดและประณีตบรรจง ใช้จักรสมดุล (balance wheel) ที่เต้นเร็วซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนไหวของเรือ ในการเดินทางไปจาเมกาในปี ค.ศ. 1761 H4 คลาดเคลื่อนเพียงประมาณห้าวินาทีตลอด 81 วัน ซึ่งเป็นความแม่นยำที่ดูเหมือนเกือบจะเป็นปาฏิหาริย์ แฮร์ริสันได้ไขปัญหาลองจิจูด และในการทำเช่นนั้น ทำให้การเดินเรือทั่วโลกที่เชื่อถือได้ในศตวรรษต่อมาเป็นไปได้
ควอตซ์: เวลาที่ไร้เฟือง
การปฏิวัติครั้งต่อไปละทิ้งการเคลื่อนไหวทางกลโดยสิ้นเชิง ในปี ค.ศ. 1927 วิศวกร วอร์เรน แมร์ริสัน และ เจ. ดับเบิลยู. ฮอร์ตัน จากห้องปฏิบัติการเบลล์เทเลโฟน ได้สร้าง นาฬิกาควอตซ์ เครื่องแรก เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกจ่ายให้กับผลึกควอตซ์ มันจะสั่นที่ความถี่ที่เสถียรเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าเพียโซอิเล็กทริก (piezoelectricity) โดยการนับการสั่นเหล่านั้นด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ นาฬิกาสามารถบอกเวลาได้โดยไม่มีลูกตุ้มแกว่งและไม่มีจักรผ่อนปรนให้สึกหรอ
นาฬิกาควอตซ์แซงหน้านาฬิกาลูกตุ้มที่ดีที่สุดอย่างรวดเร็ว และในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 มันก็กลายเป็นมาตรฐานใหม่ในห้องปฏิบัติการ แต่ชัยชนะที่แท้จริงของมันคือการย่อส่วน ในช่วงทศวรรษ 1970 กลไกควอตซ์มีราคาถูกและเล็กพอที่จะใส่ในนาฬิกาข้อมือ ทำให้การบอกเวลาที่แม่นยำกว่านาฬิกาหอดูดาวในศตวรรษที่ 19 ใดๆ อยู่บนข้อมือของคนทั่วไป นาฬิกาควอตซ์ที่คุณสวมอยู่บนแขนในวันนี้เป็นทายาทโดยตรงของความก้าวหน้าในปี ค.ศ. 1927 นั้น
ยุคอะตอม
แม้แต่ควอตซ์ก็มีข้อจำกัด เนื่องจากผลึกแปรผันเล็กน้อยตามอุณหภูมิและอายุ การอ้างอิงสูงสุดต้องมาจากธรรมชาติเอง นั่นคือจากพฤติกรรมที่ไม่เปลี่ยนแปลงของอะตอม ในปี ค.ศ. 1955 หลุยส์ เอสเซน และ แจ็ก แพร์รี จากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แห่งชาติในสหราชอาณาจักร ได้สร้าง นาฬิกาอะตอมซีเซียม ที่แม่นยำเป็นเครื่องแรก มันวัดเวลาด้วยความถี่เรโซแนนซ์ของอะตอมซีเซียม-133 ซึ่งดูดซับและปล่อยรังสีไมโครเวฟที่ความถี่ที่สม่ำเสมอมากจนถูกกำหนดโดยกฎฟิสิกส์โดยพื้นฐานแล้ว
นาฬิกาอะตอมดีกว่านาฬิกาทุกชนิดที่มาก่อนหน้ามาก จนบีบให้ต้องนิยามเวลาใหม่ เป็นเวลาหลายพันปีที่วินาทีถูกกำหนดโดยการหมุนของโลก ซึ่งเป็นเศษส่วนของวัน แต่โลกเป็นเครื่องบอกเวลาที่โอนเอนและค่อยๆ ช้าลง ดังนั้นในปี ค.ศ. 1967 ประชาคมระหว่างประเทศจึงได้นิยาม วินาที SI ใหม่ให้เท่ากับ 9,192,631,770 การสั่นของรังสีจากอะตอมซีเซียม-133 อย่างแม่นยำ เป็นครั้งแรกที่หน่วยพื้นฐานของเวลาถูกปลดออกจากท้องฟ้าและยึดโยงกับอะตอม
ความแม่นยำของเวลาอะตอมได้เปลี่ยนรูปหน่วยอื่นๆ ในไม่ช้า ในปี ค.ศ. 1983 เมตร ถูกนิยามใหม่เป็นระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศในเวลา 1/299,792,458 วินาที เนื่องจากความเร็วแสงถูกถือว่าเป็นค่าคงที่ของธรรมชาติ ระยะทางจึงถูกนิยามในรูปของเวลา ค่าคงที่นั้นมหาศาลอย่างแท้จริง แสงครอบคลุมประมาณ 1.08 พันล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง (ความเร็วของแสงในสุญญากาศ ถึง กิโลเมตรต่อชั่วโมง) หรือประมาณ 671 ล้านไมล์ต่อชั่วโมง (ความเร็วของแสงในสุญญากาศ ถึง ไมล์ต่อชั่วโมง) ซึ่งเป็นเหตุผลว่าเศษเสี้ยววินาทีเดียวก็เพียงพอที่จะครอบคลุมระยะทางหนึ่งเมตรและไกลกว่านั้นมาก
อนาคต: นาฬิกาสำหรับยุคแห่งจักรวาล
การบอกเวลาไม่ได้หยุดอยู่ที่ซีเซียม ขอบเขตในปัจจุบันเป็นของ นาฬิกาโครงตาข่ายเชิงแสง ซึ่งดักจับอะตอมหลายพันอะตอม ซึ่งมักจะเป็นสตรอนเชียมหรืออิตเทอร์เบียม ในตาข่ายของแสงเลเซอร์ และอ่านการสั่นของพวกมันที่ความถี่เชิงแสงแทนที่จะเป็นไมโครเวฟ เนื่องจากมันเดินเร็วกว่าซีเซียมหลายแสนเท่า จึงสามารถวัดได้ด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง
นาฬิกาที่ดีที่สุดเหล่านี้มีความเสถียรมากจนมันจะไม่เดินเร็วหรือช้าแม้แต่วินาทีเดียวเป็นเวลาหลายพันล้านปี ซึ่งนานกว่าอายุปัจจุบันของจักรวาล ความแม่นยำดังกล่าวไม่ใช่การอวดอ้างที่ไร้ประโยชน์ มันแม่นยำพอที่จะตรวจจับการชะลอตัวของเวลาเพียงเล็กน้อยที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้ เมื่อนาฬิกาถูกยกสูงขึ้นเพียงไม่กี่เซนติเมตรในสนามโน้มถ่วงของโลก ซึ่งเปิดประตูสู่การใช้นาฬิกาเป็นเซ็นเซอร์สำหรับธรณีวิทยา การนำทาง และฟิสิกส์พื้นฐาน การนิยามวินาทีใหม่ในอนาคต โดยอาศัยการเปลี่ยนผ่านเชิงแสงแทนที่จะเป็นซีเซียม เป็นสิ่งที่คาดหวังกันอย่างกว้างขวางในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
จากเงาสู่เขตเวลา
จากเงาของเสาโอเบลิสก์สู่ตาข่ายของอะตอมที่ถูกดักจับ เส้นทางการบอกเวลาได้โค้งงออย่างไม่ลดละสู่ความแม่นยำ การก้าวกระโดดแต่ละครั้ง ไม่ว่าจะเป็นจักรผ่อนปรน ลูกตุ้ม นาฬิกาเดินเรือ ควอตซ์ และอะตอม ได้นำโลกมาสู่การประสานเวลาที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้น ความแม่นยำนี้คือโครงสร้างที่มองไม่เห็นภายใต้ชีวิตสมัยใหม่: มันประสานดาวเทียม ประทับเวลาการซื้อขายทางการเงิน และทำให้อินเทอร์เน็ตทำงานสอดคล้องกันข้ามทวีป
มันยังเป็นรากฐานของสิ่งที่คุณใช้ทุกวันอีกด้วย เขตเวลา ที่จัดระเบียบอย่างดีซึ่งช่วยให้คุณนัดหมายการโทรข้ามโลกหรือขึ้นเครื่องบินไปอีกฟากโลกนั้นเป็นไปได้ก็เพราะเราทุกคนสามารถตกลงกันได้ ถึงเศษเสี้ยววินาที ว่าตอนนี้เวลาเท่าไรจริงๆ
คำถามที่พบบ่อย
อุปกรณ์ชิ้นแรกที่ใช้บอกเวลาคืออะไร?
เครื่องบอกเวลาในยุคแรกๆ ใช้เงาเป็นหลัก เสาโอเบลิสก์ของอียิปต์โบราณ ซึ่งสร้างขึ้นตั้งแต่ประมาณ 3500 ปีก่อนคริสตกาล ทอดเงาที่เคลื่อนที่ซึ่งแบ่งช่วงเวลากลางวัน และประมาณ 1500 ปีก่อนคริสตกาล ชาวอียิปต์ใช้นาฬิกาเงาแบบพกพา สิ่งเหล่านี้พัฒนาเป็นนาฬิกาแดด ซึ่งได้รับการปรับปรุงโดยชาวกรีกและโรมัน ข้อจำกัดของมันชัดเจน: ใช้ได้เฉพาะในเวลากลางวันและท้องฟ้าแจ่มใสเท่านั้น
ใครเป็นผู้ประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้ม?
นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ คริสตียาน เฮยเคินส์ สร้างนาฬิกาลูกตุ้มที่ใช้งานได้จริงเป็นเครื่องแรกในปี ค.ศ. 1656 โดยอาศัยการสังเกตของกาลิเลโอที่ว่าลูกตุ้มแกว่งด้วยคาบที่คงที่ มันปรับปรุงความแม่นยำประมาณร้อยเท่า จากค่าคลาดเคลื่อนหลายนาทีต่อวันเหลือเพียงไม่กี่วินาที และนาฬิกาลูกตุ้มยังคงเป็นเครื่องบอกเวลาที่แม่นยำที่สุดในโลกนานกว่า 250 ปี
นาฬิกาช่วยให้กะลาสีหาตำแหน่งของพวกเขาได้อย่างไร?
เนื่องจากโลกหมุน 15 องศาของลองจิจูดทุกๆ ชั่วโมง กะลาสีที่รู้เวลาที่แน่นอน ณ จุดอ้างอิงคงที่สามารถเปรียบเทียบกับเวลาเที่ยงท้องถิ่นบนเรือเพื่อคำนวณลองจิจูดได้ นาฬิกาเดินเรือ H4 ของจอห์น แฮร์ริสัน ซึ่งสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1759 บอกเวลาได้แม่นยำพอในทะเลเพื่อแก้ "ปัญหาลองจิจูด" นี้ โดยคลาดเคลื่อนเพียงประมาณห้าวินาทีตลอดการเดินทาง 81 วัน
ปัจจุบันวินาทีถูกนิยามอย่างไร?
ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1967 วินาที SI ถูกนิยามให้เท่ากับ 9,192,631,770 การสั่นของรังสีที่ปล่อยออกมาจากอะตอมซีเซียม-133 อย่างแม่นยำ ซึ่งแทนที่คำนิยามเก่าที่อิงจากการหมุนของโลกซึ่งไม่สม่ำเสมอเกินไป นาฬิกาอะตอมซีเซียมที่แม่นยำเป็นเครื่องแรกสร้างโดยหลุยส์ เอสเซน และแจ็ก แพร์รี ในปี ค.ศ. 1955
นาฬิกาที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยสร้างมาคืออะไร?
นาฬิกาที่แม่นยำที่สุดในปัจจุบันคือนาฬิกาโครงตาข่ายเชิงแสง ซึ่งดักจับอะตอม เช่น สตรอนเชียมหรืออิตเทอร์เบียม ในแสงเลเซอร์และอ่านการสั่นที่ความถี่เชิงแสงของพวกมัน นาฬิกาที่ดีที่สุดมีความเสถียรมากพอที่จะไม่เดินเร็วหรือช้าแม้แต่วินาทีเดียวเป็นเวลาหลายพันล้านปี ซึ่งนานกว่าอายุของจักรวาล