Historia pomiarów - History of measurement

Fragment pręta łokcia w Museo Egizio w Turynie

Najwcześniejsze zarejestrowane systemy wag i miar pochodzą z III lub IV tysiąclecia p.n.e. Nawet najwcześniejsze cywilizacje potrzebowały pomiarów do celów rolnictwa, budownictwa i handlu. Wczesne standardowe jednostki mogły mieć zastosowanie tylko do jednej społeczności lub małego regionu, a każdy obszar opracowuje własne standardy długości, powierzchni, objętości i mas. Często takie systemy były ściśle związane z jedną dziedziną zastosowania, tak że miary objętości stosowane na przykład do suchego ziarna nie były powiązane z tymi dla cieczy, nie mając żadnego szczególnego związku z jednostkami długości używanymi do pomiaru materiału lub gruntu. Wraz z rozwojem technologii produkcyjnych i rosnącym znaczeniem handlu między społecznościami, a ostatecznie na całej Ziemi, znormalizowane wagi i miary stały się krytyczne. Począwszy od XVIII w. powstawały zmodernizowane, uproszczone i ujednolicone systemy wag i miar, których podstawowe jednostki określano coraz dokładniejszymi metodami w nauce metrologicznej . Odkrycie i zastosowanie energii elektrycznej było jednym z czynników motywujących do rozwoju znormalizowanych jednostek o międzynarodowym zastosowaniu.

Źródła informacji

Kolejnym źródłem informacji jest porównanie gabarytów budynków z opisami współczesnych pisarzy. Ciekawym tego przykładem jest porównanie wymiarów partenonu greckiego z opisem podanym przez Plutarcha, z którego uzyskuje się dość dokładne wyobrażenie o wielkości stopy attyckiej . Ze względu na porównywalną ilość artefaktów i dokumentacji wiemy znacznie więcej o usankcjonowanych przez państwo środkach dużych, zaawansowanych społeczeństw niż o środkach mniejszych społeczeństw lub o środkach nieformalnych, które często współistniały z oficjalnymi w historii. W niektórych przypadkach mamy tylko wiarygodne teorie i czasami musimy wybrać interpretację, którą należy nadać dowodom.

Możliwe jest pogrupowanie oficjalnych systemów pomiarowych dla dużych społeczeństw w systemy historyczne, które są stosunkowo stabilne w czasie, w tym: system babiloński, system egipski, system Fileterian epoki Ptolemeuszy , system olimpijski Grecji, system rzymski, system System brytyjski i system metryczny .

Najwcześniejsze znane systemy pomiarowe

Wydaje się, że najwcześniejsze znane jednolite systemy wag i miar zostały stworzone w IV i III tysiącleciu pne wśród starożytnych ludów Egiptu , Mezopotamii i Doliny Indusu , a być może również Elam (w Iranie ).

Wczesne zapisy babilońskie i egipskie oraz Biblia hebrajska wskazują, że długość najpierw mierzono przedramieniem, dłonią lub palcem, a czas mierzono okresami słońca, księżyca i innych ciał niebieskich. Gdy trzeba było porównać pojemności pojemników, takich jak tykwy lub naczynia gliniane lub metalowe, napełniano je nasionami roślin, które następnie liczono w celu zmierzenia objętości . Kiedy wynaleziono środki do ważenia, nasiona i kamienie służyły jako wzorce. Na przykład karat , nadal używany jako jednostka klejnotów, pochodzi z nasion chleba świętojańskiego .

Historia jednostek

Główny artykuł: Metrologia historyczna

Jednostki długości

Łokieć egipski , jednostki długości Doliny Indusu wspomniane powyżej oraz łokieć mezopotamski były używane w III tysiącleciu pne i są najwcześniejszymi znanymi jednostkami używanymi przez starożytne ludy do mierzenia długości. Jednostki długości używane w starożytnych Indiach obejmowały dhanus lub dhanush (łuk), krosa (krzyk lub wołanie krowy) i yojana (etap).

Łokieć wspólny był długością przedramienia od łokcia do czubka środkowego palca. Dzielił się na rozpiętość dłoni lub długość od czubka małego palca do czubka kciuka (pół łokcia), dłoń lub szerokość dłoni (jedna szósta) oraz cyfrę lub szerokość środkowy palec (jeden dwudziesty czwarty). Królewski łokieć, który był standardowym łokciem powiększonym o dodatkową palmę – a więc 7 palm lub 28 cyfr – był używany w starożytnym Egipcie do budowy budynków i pomników oraz do pomiarów geodezyjnych. Cal , stopa , a sad ewoluowała od tych jednostek przez skomplikowany transformacji nie jest jeszcze w pełni poznany. Niektórzy uważają, że wyewoluowały z miar sześciennych; inni uważają, że były to proste proporcje lub wielokrotności łokcia. W każdym razie Grecy i Rzymianie odziedziczyli stopę po Egipcjanach. Stopa rzymska (~296 mm) została podzielona na 12 unciae (cale) (~24,7 mm) i 16 cyfr (~18,5 mm). Rzymianie wprowadzili także mille passus (1000 kroków) lub podwójne kroki, przy czym tempo było równe pięciu stopom rzymskim (~1480 mm). Mila rzymska o wysokości 5000 stóp (1480 m) została wprowadzona do Anglii podczas okupacji. Królowa Elżbieta I (panująca od 1558 do 1603) ustawowo zmieniła milę na 5280 stóp (~1609 m) lub 8 stadiów, przy czym stadia to 40 prętów (~201 m) z 5,5 jardów (~ 5,03 m). ) każdy.

Wprowadzenie stoczni (0,9144 m) jako jednostki długości nastąpiło później, ale jego pochodzenie nie jest do końca znane. Niektórzy uważają, że pochodzi z podwójnego łokcia, inni uważają, że pochodzi z miary sześciennej. Bez względu na jego pochodzenie, wczesny jard został podzielony metodą binarną na 2, 4, 8 i 16 części zwanych pół jardem, przęsłem, palcem i gwoździem. Skojarzenie dziedzińca z „pasem” lub obwodem talii osoby lub z odległością od czubka nosa do końca kciuka króla Henryka I (panującego 1100-1135) to prawdopodobnie działania standaryzujące, ponieważ kilka jardów były używane w Wielkiej Brytanii. Były też pręty, tyczki i okonie do mierzenia długości. W poniższej tabeli wymieniono odpowiedniki.

składniki jednostka
12 linii 1 cal
12 cali 1 stopa
3 stopy 1 jard
1760 jardów 1 mila
36 cali 1 jard
440 jardów Ćwierć mili
880 jardów pół mili
100 linków 1 łańcuch
10 łańcuchów 1 stadia
8 stadiów 1 mila
4 cale 1 ręka
22 jardy 1 łańcuch
5,5 jardów 1 wędka, tyczka lub okoń
4 bieguny 1 łańcuch
40 biegunów 1 stadia

Jednostki masy

Ziarno było najwcześniej jednostkę masy i jest najmniejszą jednostką w aptekarz , avoirdupois , wieża, i troy systemów. Wczesną jednostką było ziarno pszenicy lub jęczmienia używane do ważenia cennych metali, srebra i złota. Opracowano większe jednostki zachowane w kamiennych sztandarach, które były używane zarówno jako jednostki masy, jak i waluty pieniężnej. Funt pochodzi od miny (część) używany przez starożytnych cywilizacji. Mniejszą jednostką był szekel , a większą – talent . Wielkość tych jednostek różniła się w zależności od miejsca. Babilończycy i Sumerowie mieli system, w którym było 60 szekli na minę i 60 min na talencie. Talent rzymski składał się ze 100 libr (funtów), które były mniejsze niż mina. Funt trojański (~373,2 g) używany w Anglii i Stanach Zjednoczonych do celów pieniężnych, podobnie jak funt rzymski, został podzielony na 12 uncji, ale rzymska uncia (uncja) była mniejsza. Karat jest jednostką pomiaru kamieni szlachetnych, które pochodzą z nasion chleba świętojańskiego, które później zostały znormalizowane na 1/144 uncji, a następnie 0,2 grama.

Towary handlowe były pierwotnie sprzedawane według liczby lub objętości. Kiedy rozpoczęto ważenie towarów, opracowano jednostki masy oparte na objętości ziarna lub wody. Różnorodne wielkości jednostek o tej samej nazwie, które wciąż pojawiają się dzisiaj w naszych suchych i płynnych miarach, mogły powstać z różnych towarów będących przedmiotem obrotu. Większy funt avoirdupois dla towarów handlowych mógł być oparty na objętości wody, która ma większą gęstość nasypową niż ziarno.

Kamień, ćwiartka, cetnary i tona były większymi jednostkami masy używanymi w Wielkiej Brytanii. Dziś tylko kamień jest nadal w zwyczajowym użyciu do pomiaru masy ciała. Obecny kamień waży 14 funtów (~ 6,35 kg), ale wcześniejsza jednostka wydaje się mieć 16 funtów (~ 7,25 kg). Pozostałe jednostki były wielokrotnościami 2, 8 i 160 razy więcej kamienia lub odpowiednio 28, 112 i 2240 funtów (~ 12,7 kg, 50,8 kg, 1016 kg). Cetnarów był w przybliżeniu równy dwóm talentom. Tona 2240 funtów nazywana jest „długą toną”. „Krótka tona” jest równa 2000 funtów (~ 907 kg). Tona (t) jest równa 1000 kg.

Jednostki czasu i kąt

Podział koła na 360 stopni i dnia na godziny, minuty i sekundy można prześledzić u Babilończyków, którzy mieli sześćdziesiętny system liczb. 360 stopni mogło być związane z rokiem 360 dni . Wiele innych systemów miar inaczej dzieliło dzień – liczenie godzin , czas dziesiętny itp. Inne kalendarze inaczej dzieliły rok.

Prekursorzy systemu metrycznego

Liczby dziesiętne są istotną częścią systemu metrycznego, ponieważ tylko jedna jednostka podstawowa i wielokrotności są tworzone na podstawie dziesiętnej, liczby pozostają takie same. Upraszcza to obliczenia. Chociaż Indianie używali liczb dziesiętnych do obliczeń matematycznych, to Simon Stevin po raz pierwszy opowiedział się za używaniem liczb dziesiętnych do celów codziennych w 1585 r. w swojej broszurze De Thiende (staroholenderski oznaczający „dziesiąty”). Oświadczył również, że to tylko kwestia czasu, zanim liczby dziesiętne zostaną użyte do walut i miar. Jego notacja dla ułamków dziesiętnych była niezgrabna, ale przezwyciężono to dzięki wprowadzeniu kropki dziesiętnej, zwykle przypisywanej Bartholomaeusowi Pitiscusowi, który używał tego zapisu w swoich tablicach trygonometrycznych (1595).

W 1670 roku Gabriel Mouton opublikował propozycję, która była w istocie podobna do propozycji Wilkinsa, z tą różnicą, że jego podstawową jednostką długości byłaby 1/1000 minuty łuku (około 1,852 m) szerokości geograficznej. Zaproponował nazwanie tej jednostki virga. Zamiast używać różnych nazw dla każdej jednostki długości, zaproponował serię nazw, które mają przedrostki, podobnie jak przedrostki znalezione w SI.

W 1790 roku Thomas Jefferson złożyła raport do Kongresu Stanów Zjednoczonych , w którym zaproponowała przyjęcie systemie dziesiętnym monet i wag i miar. Zaproponował powołanie jego jednostki bazowej długości jest „stopa”, który zasugerował, powinny być 3 / 10 lub 1 / 3 długości wahadła, który miał okres jednej sekundy - czyli 3 / 10 lub 1 / 3 z „standard” zaproponowany przez Wilkinsa ponad sto lat wcześniej. Odpowiadałoby to 11,755 angielskich cali (29,8 cm) lub 13,06 angielskich calach (33,1 cm). Podobnie jak Wilkins, nazwy, które zaproponował dla wielokrotności i podjednostek podstawowych jednostek miary, były nazwami jednostek miary, które były wówczas używane. Ogromne zainteresowanie w geodezji podczas tej epoki, a pomysły układu pomiarowego, które rozwinęły się, jak pod wpływem kontynentalnym USA została badanych i zapakowane. Opowieść o tym, jak pełna wizja Jeffersona dotycząca nowego systemu pomiarowego zbliżyła się do zastąpienia łańcucha Guntera i tradycyjnego akra , ale ostatecznie tego nie zrobiła, jest omawiana w „ Measure America ” Andro Linklatera .

Konwersja danych

Główne artykuły: Miernictwo i Historia systemu metrycznego

System metryczny został po raz pierwszy opisany w 1668 r. i oficjalnie przyjęty przez Francję w 1799 r. W ciągu XIX i XX wieku stał się dominującym systemem na całym świecie, chociaż kilka krajów, w tym Stany Zjednoczone, Chiny i Wielka Brytania nadal używa swoich zwyczajowych jednostek . Wśród wielu zwyczajowych systemów, wiele zostało zaadaptowanych tak, aby stały się całkowitą wielokrotnością odpowiedniej jednostki metrycznej: skandynawska mila jest obecnie definiowana jako 10 km, chińska jin jest teraz definiowana jako 0,5 kg, a holenderskie ons jest teraz definiowana jako 100 g.

Bibliografia

  • Domena publiczna Ten artykuł zawiera  materiał z domeny publicznej z dokumentu Narodowego Instytutu Standardów i Technologii : „Specyfikacje, tolerancje i inne wymagania techniczne dotyczące ważenia (Podręcznik 44 -2018)” .

Dalsza lektura