بحث

لماذا يزن لتر ماء كيلوغرام واحد؟ عشر لحظات مهمة في تاريخ القياس

لا يوجد مجال للعلوم كبير جدًاالفجوة بين الاعتراف والأهمية ، كما هو الحال في المترولوجيا. وهذا ليس عن الطقس. علم القياس هو علم القياس. لها تاريخ أطول من تاريخ العلوم الحديثة التي يتم تدريسها في المدرسة ، وهذا أمر مهم لكل فائدة العلوم وقوتها. بدون علم الصوت ، لما كانت هناك رحلات جوية إلى القمر ، والطب الحديث ، والسيارات ذاتية القيادة ، ومحللي البيسبول وتوقعات الطقس (جيد ، على أي حال).

وحتى بدون علم ، علم القياسعلى مدى آلاف السنين ، أثبتت قيمته في خدمة التجارة والتجارة ، مما يضمن إمكانية توحيد الأوزان وأحجام الإنتاج وغيرها من المنتجات لجعل الغش والخداع أكثر صعوبة على المحتالين والغشاشين.

ما هي المقاييس ولماذا هي ضرورية؟

20 مايو تميزت بالحدود الأخيرة على المدى الطويلتاريخ المقاييس ، عندما اعتمد رسميا التعاريف الجديدة لبعض من أهم وحدات قياس العلوم ، بما في ذلك كيلوغرام ، مقياس قياسي للكتلة. تعكس هذه التغييرات مراجعة ما يسمى Le Système International d’Unites (المعروف أيضًا باسم SI) ، الإصدار الحديث للنظام المتري. وفقًا لإرشادات المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، تضم SI سبع وحدات قياس "أساسية" يتم استخراج وحدات القياس الأخرى منها. بالإضافة إلى الكيلوغرام ، تشتمل وحدات القياس الأساسية الجديدة المحددة على كيلفين (درجة حرارة) ، وأمبيرات (تيار كهربائي) ومول (كمية المادة). بقي الثانية (الوقت) ، متر (طول) وكانديلا (كثافة مضيئة) دون تغيير.

أحدث ترقية SI هوالتقدم في العلوم ، ولكن هذا ليس سوى آخر المعالم التاريخية العديدة في مجال القياس. دعونا نلقي نظرة على أهم عشر نقاط تحول في علم القياس.

اختراع الوحدات التشريحية (منذ فترة طويلة)

وحدات تشريحية ظهرت علىفجر الحضارة الإنسانية ، ربما في وقت ظهور الزراعة. وحدات الحجم ، مثل "رشفة" و "حفنة" ، سبقت ظهور "ملاعق صغيرة" و "أكواب" و "مكابس". في حالة الطول ، ظهر "قدم" أو "خطوة" بشري مع شخص. في أوقات مختلفة ، من القدماء المصريين إلى المجتمع الحديث في وقت لاحق من عام 1700 ، كان "القدم" 10-14 بوصة.

بين الوحدات التشريحية الأخرىكان "الكوع" يستخدم على نطاق واسع. جاءت الإشارات الأولى من الشرق الأوسط ، وكذلك في ملحمة جلجامش ، التي ولدت في عام 2000 قبل الميلاد. كان الكوع كمقياس للطول مناسبًا جدًا في بناء الأركان.

وقد يكون ذلك "الكوع المزدوج"تحولت إلى الفناء. حاول الملك هنري الأول ملك إنجلترا ، الذي حكم في 1100-1135 ، توحيد الفناء ، حيث حدده على أنه الطول من طرف الأنف إلى نهاية الإبهام (بيد ممدودة). في نهاية المطاف ، أصبح الفناء ثلاثة أقدام ، قدمًا - 12 بوصة ، وتم تعريف بوصة واحدة على طول ثلاث حبات من الشعير ممدودة. ولدت وحدة القياس التشريحية من النبات.

ماجنا كارتا ماجنا كارتا ، 1215

واحدة من أهم الوثائق في التاريخ.ثبت الحاجة إلى المقاييس لمستقبل الحضارة ، وأصر على أنه "في جميع أنحاء المملكة يجب أن يكون هناك تدابير قياسية من النبيذ والبيرة والذرة" ، والشيء نفسه بالنسبة للمقاييس. على مدار القرون القليلة التالية ، عملت من خلال سطح السفينة الجذابة ، لكن المبدأ كان واضحًا بما فيه الكفاية وقام أخصائيو الأرصاد الجوية ، الذين جاءوا لاحقًا ، بعمل ممتاز وحققوا الهدف المحدد في Magna Carta.

الملكة إليزابيث الأولى تصلح مقياس ، 1588

بينما كان أسطولها منخرطًا في تدمير الأسبانأرمادا ، الملكة إليزابيث الأولى من إنجلترا كانت مشغولة بوضع قواعد أكثر عقلانية للأوزان والمقاييس. قبل ذلك ، كان التجار البريطانيون يتعاملون مع مجموعة من الأنواع المختلفة من الجنيهات ، منها الجنيه "averdupoys". وألغي هنري الثامن الجنيه "البرج" في عام 1527 لصالح الجنيه الإسترليني لاستخدامه في العملة (وبالتالي ، فإن الجنيه لا يزال العملة الإنجليزية ، حتى عندما تكون مصنوعة من الورق).

إليزابيث الأولى أنشأت الجنيه القياسيبالنسبة لمعظم التطبيقات ، وتوفير الجنيه troy للعملات المعدنية (والمخدرات). ومع ذلك ، سألت الناس سؤالًا ذكيًا: ماذا يزن أكثر ، رطل من الذهب أو رطل من الرصاص؟ الإجابة الذكية في كثير من الأحيان: هاها ، لا أحد ولا الآخر. الجنيه هو الجنيه. ولكن أولئك الذين هم على دراية كافية في علم القياس سيقولون "الرصاص" لأن رطل من المتوسط ​​يساوي أكثر من رطل. ومع ذلك ، إذا قلت إن أوقية من الرصاص تزن أكثر من أوقية من الذهب ، فسوف تخطئ أيضًا. أونصة تروي من الذهب أثقل. الجنيه المتوسط ​​هو أثقل لأنه يحتوي على 16 أوقية ، وفي جنيه استرليني فقط 12 أوقية تروي.

الساعة البندول كريستيان هيغنز ، 1656

حاول العديد منهم (ومن بينهم غاليليو) الدورانمع البندولات على مدار الساعة ، ولكن الفيزيائي والروائي الهولندي كريستيان هيغنز بنى أول ساعة بندول موثوقة. الإصدار الأقدم ، الذي تم بنائه في عام 1656 ، يعمل بدقة 15 ثانية في اليوم ، وهو أكبر تحسن لتلك الأوقات. جعل التطوير الإضافي لساعات البندول الساعات الأكثر دقة حتى القرن العشرين.

النظام المتري ، 1799

في القرن 17 ، اعترف بعض العلماء داهيةأن النظام العشري لوحدات القياس سيكون أفضل بكثير للعلم والتجارة من الخليط الذي حدث آنذاك للوحدات التي تختلف من بلد إلى آخر. أو حتى داخل نفس البلد - يشير البعض إلى أن أحد أسباب الثورة الفرنسية كان عدم رضا الناس عن عدم اتساق التدابير والأوزان.

في 1670s ، وهو رجل دين فرنسيناقش غابرييل موتون ورائد الفضاء جان بيكارد إنشاء وحدة طول أساسية بطول بندول لمدة ثانيتين. (هذا قريب نسبيًا من العداد الحديث ، لكن لسوء الحظ ، تختلف فترة البندول في أماكن مختلفة على سطح الأرض). لكن في التسعينيات من القرن التاسع عشر ، عندما فكر الفرنسيون جادًا في إنشاء النظام المتري ، حددوا العداد على مسافة 1/10 مليون من خط الاستواء إلى القطب الشمالي. وحدات القياس الأخرى انتقلت بالفعل من متر إلى جرام (وحدة الكتلة) مساوية لكتلة سنتيمتر مكعب من الماء ، على سبيل المثال.

كان النظام المتري به عيوبه ، ولكنجعل القياس أكثر عقلانية ومعيارية مما كان عليه من قبل. اليوم ، لا تستخدم فقط الدول المتخلفة (مثل ليبيريا وميانمار ودول أخرى) SI (النظام الدولي).

تأسيس المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، ١٨٧٥

اتفاقية Mètre أنشأت مكتبًا في عام 1875التدابير والأوزان كحاكم لحل القضايا المتعلقة بوحدات القياس ؛ تم توقيع الاتفاقية من قبل 17 دولة. وذكر العقد أن المكتب سيتولى إنتاج نماذج أولية قياسية للمتر والكيلوغرام. كانت هذه خطوة مهمة نحو الاستخدام الواسع النطاق للنظام المتري حول العالم.

مقياس درجة حرارة كلفن

حتى القرن 19 ، كانت درجة الحرارة مفهوم زلق -تستخدم موازين الحرارة وحدات قياس اعتباطية ، مما جعل من الممكن قياس أي شيء أكثر سخونة من الآخر ، لكنه لم يسمح لنا بتحديد درجة حرارة الجو. في عام 1848 ، اقترح وليام طومسون ، الذي أصبح اللورد كلفن ، تطبيق مبادئ العلم الجديد للديناميكا الحرارية لتطوير مقياس حرارة "مطلق" عقلاني من شأنه أن ينشئ نقطة الصفر تقابل الغياب التام للحرارة. استغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تنضج الديناميكا الحرارية وأصبح من الواضح الحجم المطلوب القيام به ، ولكن القياس الحراري كان له أساس متين. سميت وحدات درجة الحرارة باسم كلفن وأصبحت تعرف باسم كلفن ، وليس كلفن درجة ، كما كان من قبل.

ميشيلسون التداخل

كان ألبرت ميشيلسون مهووسًا بالقياسكانت سرعة الضوء ، وفي أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر ، تقاس بدقة أكثر من أي شخص آخر. بعد فترة وجيزة ، أدرك أنه يمكن اكتشاف الاختلافات الصغيرة في سرعة الضوء التي تسببها حركة الأرض عبر الأثير. لهذا ، اخترع مقياس التداخل. قام بتقسيم شعاع الضوء إلى مسارين ، عموديًا على بعضهما البعض ، ثم ربط الشعاعين بمساعدة المرايا. يعني الاختلاف في السرعة بين مساري الضوء أن موجات الضوء يمكن أن تنحني ، مما يخلق نمطًا للتداخل. أجرى ميشيلسون وزميله إدوارد مورلي تجربة في عام 1887 ولم يتمكنا من اكتشاف التداخل المتوقع. ولكن هذا كان بسبب حقيقة أن الأثير غير موجود. كان التداخل فكرة رائعة وأصبح أداة قيمة لمجموعة متنوعة من المهام المترولوجية.

الليزر

تم اكتشاف الليزر في الستينياتالتداخل أكثر دقة بسبب التحكم بالليزر في الطول الموجي للضوء. وهكذا ، فإن الليزر لم يضمن فقط إلقاء رماة أشعة الخيال العلمي ، ولكن سرعان ما أصبح أيضًا أفضل أداة قياس في التاريخ. جعلت الليزر من الممكن إنشاء ساعة ضوئية تكون أكثر دقة بآلاف المرات من ساعة البندول Huygens. ساعدت المقاييس الليزرية في تأكيد أن محركات الطائرات والسيارات سيتم تصنيعها وفقًا لمواصفات التصميم.

بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم التداخل بالليزر للكشف عن موجات الجاذبية.

مراجعة وحدات القياس الأساسية ، 2019

في عام 1983 ، قام ملوك المقاييس بتنقيح العدادحيث مقدار الضوء يمكن أن تنتقل في الثانية الواحدة. كانت هذه بداية إعادة تعريف وحدات القياس الأخرى ، بناءً على الفيزياء الأساسية. كلفن ، على سبيل المثال ، يتم تعريفه الآن بواسطة ثابت يعتمد على كيلوغرام ، متر وثاني. يتم تحديد الكيلوغرام الآن بقيمة الفيزياء الكمومية - ثابت بلانك - وتعريفات المتر والثاني. لا تزال الثواني تعتمد على الإشعاع المنبعث في عملية معينة من ذرة سيزيوم معينة. المقاييس ليست الآن موحدة فقط في جميع أنحاء الكوكب - ولكن عبر جميع الكواكب في جميع المجرات ، بغض النظر عن المسافة.

لكننا لم نتوصل بعد إلى طريقة لقياس دقة تصنيف النقاط المرجعية المترولوجية بدقة ، بحيث يمكنك القيام بذلك. ولا تنس النظر إلى غرفة الدردشة لدينا في Telegram.