[nucleus]

جاء في مُعجم لسان العرب: "قِستُ الشّيء بِغَيره وعلى غيره، أَقيس قَيْساً وقِياساً فانقاس إذا قَدَّرته على مثاله. والمِقدار مِقياس".

بعبارة أخرى، القياس هو مقابلة شيء ما بشيء آخر من النوع ذاته لنعرف إذا كان مساوٍ له أو ينقص عنه أو يزيد.

عندما نحاول دراسة الظواهر الطّبيعية، نحن نعني دراسة العلاقة بين المقادير المختلفة وفهم الصّلة بين السبب والنتيجة. ليتسنّى لنا ذلك لا بدّ لنا من القياس، ولنأخذ مثلاً العلاقة بين تغيّر درجة الحرارة وما ينتج عنها من تغيّر في حجم المادة، لا غنى لنا عن معرفة مدى التغير الذي طرأ على درجة الحرارة ومعرفة مدى التغير الذي طرأ على حجم المادة لنجد العلاقة الرياضية بين السبب والنتيجة.

علوم الطبيعة بِرُمَّتِها ومن جملتها علوم الهندسة بفروعها العديدة تعتمد على القياس ومن جملة المقادير التي يجب علينا قياسها: المسافة، الوقت، الكتلة، درجة الحرارة، الضغط، التيار الكهربائي، شدة المجال المغناطيسي وغير ذلك.

[nucleus]

المسافة :

ظهرت حاجة الإنسان إلى استعمال المقاييس والمكاييل والأوزان منذ نشوء الحضارة وقد تعددت مقاديرها وقيمتها بتعدد المجتمعات فكان لكل مدينة أو دويلة أو دولة وحدات خاصة بها وعندما أخذ الناس يتبادلون السلع كان اختلاف المقاييس والمكاييل والأوزان يزيد من صعوبة التعامل في ما بينهم.

ظل الأمر على تلك الحال حتى كانت المبادرة الفرنسية لإنشاء وحدات عالمية في عهد الملك لويس السادس عشر، وتم ذلك بعد الثورة بجهود العالمين دى لامبير وميشين ، فقد عُهِدَ إليهما من الأكاديمية الفرنسية للعلوم بتحديد المسافة بين القطب الشمالي وخط الاستواء على امتداد خط الطول المار بباريس واتخاذ جزء من عشرة ملايين من هذه المسافة وحدة دولية لقياس المسافة وسمِّيت " مِتر " اشتقاقا من الكلمة اليونانية " مِترون " ومعناها قياس.

وفي سنة 1799 تمّ صنع قضيب من سبيكة من البلاتين والإيريديوم وثُبِّتَ فيه عند طرفيه قطعتان من ذهب حُفِرَ على سطح كل قطعة خط دقيق والمسافة الفاصلة بين الخطين عند درجة حرارة الصفر المئوية تساوي متراً واحداً كما تم تحديده، يحفظ هذا القضيب حتى اليوم في المعهد الدولي للأوزان والمقاييس في فرنسا. وقد تبين لاحقاً أن هناك تباين يصل إلى 0.023% من المتر، ولكن ذلك التعريف للمتر قد تغير إذ تتولى الهيئة الدولية للأوزان والمقاييس التي تأسست سنة 1875 والمؤتمر الدولي للأوزان والمقاييس الذي يعقد اجتماعات دورية منذ سنة 1889 دون انقطاع، الإشراف على إيجاد وسائل جديدة لتحديد المتر ففي المؤتمر الدولي المنعقد في سنة 1960 تقرر أن يكون المتر عبارة عن مجموع عدد من أطوال الموجات الضوئية مقداره 1,650,763.73)) موجة المنبعثة من أحد نظائر عنصر الكريبتون 86 ( Kr 86) . بهذا التعريف الجديد للمتر صرنا نعتمد ظاهرة طبيعية ثابتة لتحديد المتر لنزيد من قدرتنا على القياس بدقة أكبر دون الحاجة للاعتماد على كتلة من المادة قد تتعرض للتغير أو التلف.



غير أن هذا التحديد للمتر لم يعد يفي بالحاجة مع التطور السريع للعلوم والصناعة ففي المؤتمر الدولي السابع عشر المنعقد سنة 1983 تقرر إعادة تحديد المتر وتعريفه على أنه :

" المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ في جزء من 299792458 من الثانية
(1/299792458 sec.) "

باعتبار سرعة الضوء في الفراغ تساوي 299792458 متراً في الثانية.

باتِّباع النظام العشري تم تقسيم المتر إلى عشرة أجزاء ويلي ذلك مائة ثم ألف ثم مليون ثم بليون جزء وهكذا دواليك، ودعيت على التوالي:

ديسيمتر رمزها d مصدرها decimus من اللاتينية وتعني عُشر .
سنتيمتر رمزها c مصدرها centecimus من اللاتينية وتعني جزء من مائة .
ميليمتر رمزها m مصدرها mille من اللاتينة ومعناها ألف .
مايكرومتر رمزها μ مصدرها mikros من اليونانية وتعني شيء صغير جداً .
نانومتر رمزها n مصدرها nanos من اليونانية ومعناها قزم
بيكومتر رمزها p مصدرها pico من الإسبانية وتعني شيء متناه في الصِّغَر .
فِمْتومتر رمزها f مصدرها femten من الدانمركية أو النرويجية ومعناها الرقم 15 .

باتباع النظام العشري أيضا كانت مضاعفات المتر العشرة، المائة، الألف، المليون، البليون متر وما يتبعها.
ديكا ورمزها da مصدرها deka من اليونانية ومعناها عشرة.
هِكتو ورمزها h مصدرها hekaton من اليونانية وتعني مائة.
كيلو ورمزها k مصدرها khilioi من اليونانية وتعني ألف.
ميجا ورمزها M مصدرها megas من اليونانية ومعناها كبير أو ضخم.
جيجا ورمزها G مصدرها gigas من اليونانية وتعني عملاق.

من الواضح أن أجزاء المتر ومضاعفاته يمكن كتابتها كإحدى القوى للرقم عشرة وهذا يزيد من سهولة العمليات الحسابية بينما في النظام الإنجليزي يساوي الذراع الواحد ثلاثة أقدام والقدم يساوي اثنتي عشر بوصة والميل يساوي 1760 ذراعاً ولا يخفى ما في مثل هذا النظام من تعقيد نحن في غنى عنه

[nucleus]

الزمن :

ظهرت حاجة الإنسان لرصد الوقت منذ كان يحتال للحصول على غذائه بالتقاط ما تنتجه النباتات واصطياد الحيوانات المختلفة من مائية وبرية فمنها ما يظهر في فصل الربيع ومنها ما يظهر في فصل الصيف أو غير ذلك. ومع تحول الإنسان إلى تدجين الحيوانات والزراعة اشتدت الحاجة لرصد الوقت وكلما تشعبت سبل الحضارة كلما ازدادت الحاجة لرصد الوقت بدقة أكبر فعلى الراعي أن يراقب موعد حمل حيواناته بحيث تلد في أوقات متقاربة يكون الكَلأ فيها متوفراً ، وعلى الفلاح أن يعرف مواقيت الزرع والغرس أما الأعياد والمواسم الدينية فإنها أيضاً تتطلّب رصداً دقيقاً للوقت.


وكانت المواسم ترتبط بدورة الأرض حول الشمس ومدتها 365 يوم وخمس ساعات و49 دقيقة بالتقريب ، وبينما كان رصد دورة القمر أسهل بكثير لعدم الحاجة للقيام بقياسات دقيقة وهي 2/1 29 يوم بالتقريب، كان من الصعوبة بمكان التوفيق بين الأشهر القمرية والسنة الشمسية وكلاهما لا يتكون من عدد صحيح من الأيام كما أن السنة لا تتكون من عدد صحيح من الأشهر القمرية.


رصد قدماء المصريين السنة الشمسية فكانت عندهم 365 يوما وقسموها إلى 12 شهراً كل شهر يتكون من ثلاثين يوما أما الأيام الخمسة الباقية فإنهم جعلوا منها موسم عيد. ويبدو أنهم أدركوا عدم الدقة في حسابهم إذ أن كل سنة تأتي مبكرة بما يقرب من ربع يوم عن سابقتها لذلك كان يرصدون أهم حدث عندهم ألا وهو بداية ارتفاع ماء النيل مع شروق نجم "الشِّعرى اليمانية" (سيريوس باليونانية) أكثر النجوم بريقاً في السماء.

البابليون أيضاً عرفوا السنة الشمسية وإليهم يعزى أيضاً تقسيم الدائرة إلى 360 درجة. وهم أيضاً أول من رصد السنة الشمسية والقمرية بدقة ووفق بينهما في دورة فلكية تبلغ 19 سنة وذلك في القرن الخامس قبل الميلاد.

سنة 49 ق.م. أصدر الحاكم الروماني يوليوس قيصر أمراً قضى بتقسيم السنة إلى 12 شهرا يتكون كل شهر فردي من 31 يوما وكل شهر زوجي من 30 يوما باستثناء الشهر الثاني الذي كان 29 يوماً وفي كل رابع سنة وهي السنة الكبيسة أضيف يوم إلى الشهر الثاني وهكذا أصبح متوسط طول السنة الشمسية 4/1 365 يوم دون الانتباه إلى الإحدى عشرة دقيقة .

ظل هذا التقويم متبعاً (مع بعض التغيير في أسماء الشهور وعدد أيام بعض الأشهر) حتى سنة 1582 م إذ لوحظ أن الاعتدال الربيعي أصبح يأتي مبكرا بأكثر من عشرة أيام فأمر البابا غريغوريوس الثالث عشر بطرح عشرة أيام من الشهر العاشر واعتبار السنوات التي تكون في نهاية كل قرن سنوات غير كبيسة إلا إذا انقسمت على 400 بدون باقي، فالسنة 1600 والسنة 2000 هي من السنين الكبيسة أما السنوات 1700، 1800، 1900 فلا. وهكذا أُخِذَ في الحساب تأثير الدقائق الإحدى عشرة

تم تقسيم اليوم إلى 24 ساعة في مصر القديمة وفي بابل واستناداً إلى النظام السداسي قسم البابليون الساعة إلى ستين دقيقة والدقيقة إلى ستين ثانية.

ظل دوران الأرض حول محورها الوسيلة المعتمدة لقياس الوقت حتى انعقاد المؤتمر العام الثالث عشر للأوزان والمقاييس سنة 1967 حيث تم تحديد الثانية من جديد كالآتي:

"ثانية واحدة هي الزمن الذي يمر عندما تشع ذرة من عنصر السيزيوم 133 عدداً من الموجات الضوئية بطول موجة مُعيّن. عدد الموجات هو 770 631 192 9 .

لو أخذنا ساعتين من السيزيوم فإن فرق القراءة بينهما لن يتجاوز ثانية واحدة بعد مرور ستة آلاف سنة.

س : هل تدور الأرض حول محورها بإنتظام تام ؟

الجواب هو: لا.

لمدة أربع سنوات من بداية سنة 1980 وحتى نهاية سنة 1983 تم رصد طول اليوم فتبين أن الوقت الذي تُتِم فيه الأرض دورة واحدة يختلف بين 0.001-0.003 من الثانية عن قياس ساعة السيزيوم. هل يمكن أن يكون الاختلاف ناتج عن عدم انتظام ساعة السيزيوم؟ على الأرجح لا.

يتساءل البعض ما هو الزمن؟ الجواب على هذا السؤال غير معروف حتى كتابة هذه الأحرف . نحن نستعمل وسائل مختلفة لقياس الزمن دون أن نعرف شيئا عن ماهيته. قياس الزمن يتم بتحديد لحظة بدء الرصد وتحديد نهاية الرصد، مدة الرصد هي الزمن الواقع بين البداية والنهاية.


كنا نعتقد أنّ الزمان والمكان من الثوابت المطلقة أي التي لا تتقيد بأي عامل آخر حتى اكتشف العالم ألبرت آينشتاينAlbert Einstein خطأ هذا الاعتقاد ونشر اكتشافه ذاك سنة 1905 الذي أطلق عليه اسم "النظرية النسبية" ومفادها أنّ الزمان وأبعاد المكان تتغير طبقاً للمنصة أو قل المكان أو الحيّز الذي يتم منه رصد الحركة. فإذا كنا نقف في مكان ما ومرّ بقربنا (أو عن بُعد) سيارة أو قطار أو أي كتلة فإنّ الزمن الذي يُرصد مِن على الجسم المتحرك يختلف (أقصر) من الزمن الذي يُرصد على الجسم الساكن كما تتغير أيضا (تَقِلّ) المسافة بين نقطتين تقعان على خط اتجاه الحركة . أي لو كان الجسم المتحرك سيارة طولها 5 أمتار فإن طولها سيقل تبعاً لسرعتها . قيمة التغير الذي يطرأ على الزمن والطول يمكن حسابها باستعمال معادلات النظرية النسبية . ( التغير الذي يطرأ يكون ضئيل جداً لأنه يتعلق بالقيمة التالية . وما دامت سرعة الجسم v قليلة بالنسبة لسرعة الضوء c فمن التغير أيضاً يكون صغيراً جداً .

[nucleus]

الكتلة :

تم تحديد وحدة الكتلة التي أعطيت اسم غرام ومصدرها " gramma" من اللاتينية وتعني " وزن صغير " باستعمال التعريف السسابق للمسافة كما يلي :

غرام واحد يساوي كتلة سنتيمتر مكعب واحد من الماء عند درجة حرارة صفر مئوية .

كيلو غرام تعني ألف غرام فكلمة كيلو تعني ألف باليونانية كما ورد سابقاً .

أما كلمة طن فإن مصدرها tonus بالاتينية التي تعود إلى tonos باليونانية وتعني الشد أو التوتر وهناك الطن المتري الذي يساوي ألف كيلو غرام وهناك غيره وهو يختلف عنه..

للمحافظة على وحدة الكتلة فقد صنعت سبيكة من البلاتين والإيريديوم كتلتها ألف غرام الكيلو غرام المعياري على شكل اسطوانة قطرها 3.9 سم وارتفاعها أيضا 3.9 سم يحتفظ بها المعهد الدولي للأوزان والمقاييس في فرنسا وقد صنعت نسخ مماثلة عنها أرسلت إلى بلدان أخرى لاستعمالها.


مع نشوء الأبحاث الذرية والنووية ظهرت الحاجة لاستحداث وحدة كتلة معيارية جديدة تَسْهُل مقابلة تلك الكتل الصغيرة بها فكان الاتفاق على اتخاذ عنصر الكربون 12 لهذا الغرض بحيث تكون ذرة واحدة من هذا العنصر تساوي 12 وحدة كتلة ذرية.

وهكذا لم يعد العلماء والباحثون بحاجة للاعتماد على كتلة معيارية تكون عرضة للتغير أو التلف.

[صباح777]

مشكوووووووووووووووووووووور على الموضوع وحاول اكثر بعد من هذه المواضيع

[البيلسان2010]

جزاك الله خيراً

[قوس الله]

جزاك الله خيرا

[الباحثة المميزة]

بارك الله فيك ، موضوع مهم جداً ..

اختك ،،

[Mr-z]

[align=center]بارك الله فيك ..جزاك الله خير[/align]

[عـــــذاري]

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .