تطور وحدات القياس

          اختلفت المقاييس في العالم باختلاف الأزمنة والأمكنة والحضارات والديانات.. ولحصرها أو تلخيصها لا يكفينا كتاب واحد، ولكننا هنا سوف نشير إلى أهمها من حيث الاستعمال قديمًا ووحدات القياس الدولية المستخدمه حاليا..

          فقد استعمل المصريون الذراع (0.525  متر) وأجزاءه القدم والكف والإصبع، أما الكلدانيون والأشوريون فاستخدموا الشبر (0.270 متر) وأجزاءه الكف والإصبع، وأوجدوا الفرسخ (5820 متراً).

          كانت وحدات القياس المستخدمة سابقاً تحتوي على العديد من السلبيات: اختلاف اسم الوحدة بين إقليم وآخر، نقص في الدقة في بعض الوحدات، غياب العلاقات البسيطة بين مختلف الوحدات، وبين هذه الوحدات وأجزائها، فضلاً عن التعقيدات المتعلقة بها.

          أما حديثًا فإن علم القياس (الميترولوجيا) يضع باستمرار بين أيدي المختصين أجهزة أدق من سابقاتها، لمواكبة ركب التقدم العلمي، وهو يعتمد قبل كل شيء على اختيار مناسب لوحدة القياس التي يراد منها أن تكون أساسية وعالمية. ويحرص على التحقق من عدم فقدان الكثير من الدقة في تجسيد هذه الوحدة على شكل وحدة قياس معيارية يرجع إليها العالم كله.

          في أيام الثورة الفرنسية قامت أكاديمية العلوم في فرنسا عام «1790» بالبحث عن نظام بسيط موحد للمقاييس ليضع حداً لكل هذه الصعوبات، فعينت الأكاديمية لجنتين من العلماء للدراسة والتنفيذ.

          قررت هاتان اللجنتان أن نظام القياس سيكون عشريا وأن الوحدة البدئية سيبحث عنها وتنتقى من الطبيعة كي يمكن إعادة صنعها واستخدامها، وتقرر أن تكون هذه الوحدة وحدة طول وأن طولها يجب أن يكون مساويا لعشر مليون ربع طول خط الطول - وهو الخط الواصل بين قطبي الكرة الأرضية - أي أنها تساوي ( 1/ 40000000) وسميت هذه الوحدة بالميتر لتحل محل «التواز» (الوحدة التي كانت مستخدمة من قبل).

          بعد ذلك قام العالمان دولامبر وميشان بقياس القوس من خط الطول الواصل بين مدينتي دنكرك بفرنسا وبرشلونة بإسبانيا بواسطة ما يسمى بـ«تثليث هندسي»، وهي مجموعة من العمليات تقوم على قياس مجموعة من المثلثات ثم تبدأ بحلها الواحدة تلو الأخرى، وهي عمليات تعتمد على علم دراسة شكل ومقياس الأرض وتمثيلها في المستوى وهو العلم المسمى بـ«الجيوديسيا».

          وبمقارنة النتائج التي توصلا إليها وجدا أن ربع طول خط الطول والمار في مدينة باريس يساوي 5130740 «تواز» أي أن طول الميتر أصبح معروفًا ويساوي (0.5130740 تواز).

وتعددت وحدات القياس الأولية كالتالي:

• باع

          الباع هو وحدة قياس طولي استخدم قديما. ويقاس به المسافة ما بين الكفين إذا انبسطت الذراعان يمينا ويسارا. إذن طول ذراعي الإنسان وعضديه وصدره وذلك قدر أربع أذرع وجمعه: أبواع. ويقال أيضا للباع بَوْع وبُوع.

• الذراع

          الذراع هي وحدة للطول يُراد بها في الأصل طول ذراع الإنسان للقياس، أي ما بين طرف المرفق إلى طرف الإصبع الوسطى.

          تقسم الذراع إلى أجزاء متساوية يدعى كل منها قبضة، وعدد القبضات يختلف من ذراع إلى أخرى. فبعضها يقسم إلى 6 قبضات ومنها 8 ومنها 12، وهكذا.

• شبر

          هو وحدة قياس طولي وهي ستة (6) أصابع. 

• إصبع

          الأَصْبُعُ هي جزء من اليد أو القدم، استُخدمت قديما في القياس. ويد الإنسان العادية تحتوي على خمس أصابع، وتستخدم الأصابع في كثير من الأنشطة مثل اللمس والإمساك بالأشياء والكتابة. ويُوجد في كلّ إصبعٍ من أصابع الإنسان (باستثناء الإبهام) ثلاث مفاصل، تسمّى عمومًا البراجم.

• عيار

          العيار هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى قطر الأنبوب الداخلي. يستخدم معظم الأوقات للإشارة إلى قياس قطر  سبطانة سلاح ناري أو مدفع. في بعض الأوقات يشير العيار إلى طول سبطانة بالنسبة إلى قطرها. قد يقاس العيار لسلاح ناري بالمليمتر أو بالبوصة، أما للمدفعية فقد يقاس بالمليمتر كالسلاح الناري أو بالبوصة كنسبة طول السبطانة لقطرها.

• قبضة

          القبضه وتعني قبضة يد الإنسان البالغ. وتعد وحدة قياس طولي مكونة من أربع أصابع.

• بوصة

          البوصة بالإنجليزية: (Inch‏) وقد أخذت من الفرنسية بُوسْ pouce، ومعنى الكلمة الأصلي هو الإبهام، أي الإصبع الأولى لليد (وحدة قياس للطول)، وهي وحدة قياس إنجليزية الأصل كانت تستخدم في إنجلترا ولازالت تستخدم في أمريكا. تساوي البوصة 12/1 من القدم وتساوي 36/1 من اليارد.

          كما أن البوصة تساوي 2.54 سنتيمتر.

• قدم

          القدم بالإنجليزية: (Foot‏) وحدة قياس إنجليزية للطول، بطل استخدامها في بريطانيا منذ سبعينيات القرن الماضي ولكن لازالت تستخدم في أمريكا.

          القدم تساوي 3/1 من اليارد.

          وتساوي 304.8 مليمتر.

          وتساوي 30.48 سنتيمتر.

          وتساوي 0.3048 متر.

• يارد

          اليارد Yard وحدة قياس للطول كانت تستخدم في بريطانيا ولازالت تستخدم في أمريكا.

          اليارد يساوي ثلاث أقدام، ويساوي ستًا وثلاثين بوصة.

• جز

          الجز وحدة مسافة عند المسلمين. في جزيرة العرب، كان قدرها بين 25 و37 بوصة. 

          إن تعريف الأطوال ضروري، إذ لولا تحديدها وتوحيدها دوليا لما رأينا الكثير من الاختراعات والاكتشافات التي قام بها العلماء في الفيزياء، أو الفلك أو حتى في علم الأحياء. 

أما الآن فوحدات القياس العالمية المعترف بها هي كما يلي:

• فمتومتر

          فمتومتر: هو جزء من كوادريليون جزء من المتر. يرمز له بـ«فم» أو fm.

          فيمتو=m 15-10

          نانومتر واحد يعادل مليون فمتومتر.

• بيكومتر

          بيكومتر Picometre هي وحدة لقياس الطول في النظام المتري وتعادل واحدًا من ترليون من  المتر. ويستخدم البيكومتر لقياس أقطار الذرات والأبعاد الذرية. فهي وحدة صغيرة جدا بحيث تكاد تطبق فقط في مجال فيزياء الجسيمات وفي ميكانيكا الكم.

          يطلق اسم الميكرومتر على مليون ضعف البيكومتر، لذلك كان يسمى البيكومتر سابقًا ميكرميكرون.

          يستخدم البيكو بصفة عامة في أغراض كثيرة للتعبير عن الوحدات الصغيرة، ويعرف البيكو كالآتي:

          1 بيكو =12-10m

• أنغستروم

          أنجستروم أو أنغستروم وحدة قياس للطول تساوي  10-10 من المتر (أي جزء من عشرة مليار من المتر). وقد سميت هذه الوحدة نسبة إلى العالم آندرز أنغستروم.

          أنغستروم نسبة إلى وحدات القياس الأخرى:

          1 أنغستروم = 0.1 نانومتر

          1 أنغستروم = 0.0001 ميكرومتر

          1 أنغستروم = 0.0000001 مليمتر

• ميكرومتر

          الميكرومتر (إنجليزية إنجلترا: Micrometre) (إنجليزية أمريكا: Micrometer)  هو وحدة طول في النظام الدولي للوحدات تعادل جزءً من مليون من المتر يرمز إليه بـ  ?um. ويسمى أحيانا ميكرون.

          ميكرومتر = 6-10 متر.

          1 ديسي=m 1-10

• جيجامتر

          وحدة لقياس الأطوال، تقدر بمليار وحدة طول أي متر .

          1 جيجا = 109m

• نانومتر

          النانو متر، بالإنجليزية nanometer هي وحدة لقياس الأطوال، تستعمل لقياس الأطوال القصيرة جدًا ومقدارها -910 من المتر. لها استخدامات كثيرة في الفيزياء والكيمياء.

          النانومتر هو جزء من مليار جزء من المتر. تستخدم هذه الوحدة لقياس الأطوال الصغيرة جدًا وهي غالبًا ما تكون من أبعاد الذرة، يرمز لها بـ«نم» أو nm.

          يستخدم مصطلح نانو حاليًا من أجل الدلالة على اختصاصات التقنية التي تعمل ضمن هذا المجال والتي تسمى تقانة النانو والتي غالبا ما تكون في كيمياء السطوح أو صناعة شبه الموصلات .

          تستخدم هذه الوحدة أيضا لوصف أطوال الموجة في المجال المرئي الذي يتراوح بين 400 و 700 نانومتر.

• مليمتر

          تتكون من شقين «مل» باللاتينية: milli وتعني واحدًا من ألف، و«متر» باللاتينية: meter وهي وحدة القياس الدولية المعروفة والمستخدمة لقياس الأطوال الصغيرة.

          ويساوي واحدًا من ألف من الطول الفعلي للمتر 103/1

• سنتيمتر

          السنتيمتر ويرمز له بـ«سم» يساوي 2-10 يساوي 0.01 متر.

          1 سم =0.012-10 م= 0.01 متر.

          1 متر = 102 سم = 100 سم.

          وبمقارنتها مع غيرها من وحدات الطول :

          1 بوصة = 2,54 سم

          1 قدم = 30,48 سم

          1 ياردة = 91,44 سم 

• ديسيمتر

          الديسيمتر هو وحدة قياس تعبر عن 10سم.

• متر

          المتر هو وحدة دولية لقياس المسافة ويعرف على أنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ التام في299,792.458/1 ثانية وجاء اللفظ من الكلمة الإنجليزية meter ويعادل المتر تقريبًا 39.37  بوصة (3.28 قدم) ويعتبر وحدة القياس الطولية الأكثر استعمالا في العالم.

• ديكامتر

          الديكامتر (دكم) من الكلمة الإنجليزية decametre تختصر dam هو وحدة دولية لقياس المسافة كالمليمتر، والسنتيمتر، والمتر. والديكامتر يساوي 10 أمتار.

• هيكتومتر

          الهيكتومتر هو وحدة قياس طول نادرة الاستخدام. وتعادل 100 متر، اختصارها هكم.

• كيلومتر

          الكيلومتر أو الكيل (على وزن ميل): هو وحدة دولية لقياس الطول في النظام المتري، ويساوي ألف متر ويساوي أيضا المسافة التي يقطعها الضوء في الفضاء الحر في 299,792.458/1 من الثانية. وتستخدم عموما كوحدة قياس للتعبير عن المسافة بين الأماكن الجغرافية في جميع أنحاء العالم، ويستخدم لقياس المسافات الطويلة عادة بين المدن والقرى أو حتى بعد الشمس عن الأرض، ماعدا الولايات المتحدة والمملكة المتحدة حيث يستخدم الميل.

          اختصار الكيلومتر بالعربية كلم أو كم.

          1 كيلومتر

          = 1000 متر

          = 0.621 ميل

          6.68 × 10-9 =  وحدة فلكية

          1.057 × 10-13 =  سنة ضوئية

          3.24 × 10-14 =  فرسخ فلكي

• ميل بحري

          الميل البحري هو وحدة طول. ويساوي حوالى دقيقة زاوية واحدة من دائرة عرض على أي خط طول. الميل البحري ليس وحدة دولية، ولكن استخدامه شائع بين الملاحين في كل من النقل المائي والطيران. يستخدم الميل البحري أيضا في القانون الدولي والمعاهدات، وخاصة فيما يتعلق بالمياه الإقليمية. تستخدم العقدة لقياس السرعة حسب الميل البحري، حيث إن ميلاً بحريًا في الساعة يساوي عقدة. وقياس الميل البحري حسب المعيار الدولي:

          1 ميل بحري = 1,852 متر بالضبط.

• ميجامتر

          ميجامتر وحدة لقياس الأطوال تساوي مليون متر. تعبر ميجا دائما عن عدد من الوحدات يساوي مليون وحدة أي متر في هذه الحالة.

• وحدة فلكية

          الوحدة الفلكية (و.ف.) وحدة يقاس بها غالبا بعد الكواكب عن الشمس وهي تساوي بعد الأرض عن الشمس 150,000,000 كيلومتر.

• سنة ضوئية

          السنة الضوئية بالإنجليزية light year ويرمز لها بالرمز ly وهي وحدة قياس تستخدم للمسافات الكبيرة والبعيدة جدًا كالمسافة بين الأرض والنجوم. وتعرف السنة الضوئية على أنها المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة.

          تبلغ سرعة الضوء 300 ألف كيلومتر/ثانية، وبهذه السرعة فإن الضوء يقطع 18 مليون كيلومتر في الدقيقة وهذه تسمى الدقيقة الضوئية. تبلغ المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة 9,460,800,000,000 كيلومتر أي أنها تبلغ 9,46 تريليون كيلومتر أو 5,88 تريليون ميل أو 63240 وحدة فلكية. المسافات في الكون شاسعة جدًا بحيث تقاس بالسنين الضوئية وهي المسافة التي يقطعها الضوء في السنة ولما كانت سرعة الضوء تساوي 300,000 كم/ثانية فإنها تعد السرعة القياسية القصوى في الكون إذ لا يوجد شيء أسرع من الضوء.

• فرسخ فلكي

          الفرسخ الفلكي وحدة قياس يستعملها الفلكيون لقياس المسافات الكبيرة بين  الكواكب، وهي تساوي 3,26 سنة ضوئية.

          نجم رجل القنطور هو أقرب نجم إلى المجموعة الشمسية، ويبعد عن الأرض نحو 1.3 فرسخ فلكي Parsec أي 4.37 سنة ضوئية.

          فالفرسخ الفلكي الواحد يعادل بالمتر:

          1 فرسخ=   1015= 30,856

          1 فرسخ = 30.856 = m 15-10