المتر metre، ورمزه م، هوالوحدة الأساسية لقياس الطول في النظام المتري. ويعادل المتر 39,37 بوصة. ويعرِّف الفهماء المتر أنه المسافة التي يبترها الضوء في الفراغ، في فترة تعادل 1/299,792,458 من الثانية. ومنذ عام 1960م حتى عام 1983م كان طول المتر يعادل 1650763,73 من الأطوال الموجية للضوء الأحمر البرتنطقي من نظير الكريبتون 86، مُقاسًا في فراغ. وقد حل هذا المعيار القياسي مكان القضيب المتري للبلاتين والإيريديوم.

التاريخ

درس الفهماء الأوربيون إمكان وضع منظومة موحدة للأوزان والمقاييس تحل محل المنظومات المحلية المتنوعة التي تعيق الاتصال التجاري والفهمي بين الأمم، وكان أول مشروع تقدم به الراهب گابريل موتون Gabriel Mouton سنة 1670م، واقترح فيه مقياس طول على أساس طول قوس مقداره دقيقة واحدة من خط الزوال (خط الطول)، على حتى يقسم هذا المقياس عشرياً ويعطى أسماء تدل مقاطعها الأولى على أجزائه، وظل هذا الاقتراح موضع أخذ ورد حتى سنة 1790 إلى حتى أصدرت أكاديمية العلوم الفرنسية توصية باعتماد خط الطول المار بباريس بين القطب الشمالي وخط الاستواء أساساً لاشتقاق واحدات الطول، على حتى يسمى الجزء الواحد من عشرة ملايين جزء من خط الطول المذكور «متراً» Meter (Mètre)، ويقسم المتر إلى أجزاء عشرية وله مضاعفات عشرية أيضاً. كذلك تضمنت التوصية واحدة وزن تشتق من المتر، أساسها وزن متر مكعب من الماء النقي، فيكون الغرام وزن سنتمتر مكعب واحد من الماء بدرجة الحرارة التي يبلغ فيها الماء أقصى كثافته. وقد صدقت الجمعية الوطنية هذا المخطط العام للمسألة سنة 1791، وأتم العالمان جان دولامبر Jean Delamber وبيير ميشان Pierre Mechain القياسات الضرورية سنة 1798 بعد حتى قاسا مسافة خط الطول بين برشلونة ودنكرك، وقدم المتر النموذجي إلى الجمعية الوطنية في حزيران عام 1799 وغدت المنظومة المترية حقيقة شعارها «لكل الناس وجميع الأزمنة»، وصنع على هذا الأساس متر معياري على شكل قضيب من البلاتين، وكيلوگرام معياري على شكل أسطوانة من البلاتين. وحفظ المعياران في مبنى محفوظات الجمهورية الفرنسية (الأرشيف) فعهدا باسم متر الأرشيف وكيلوگرام الأرشيف، وأبقي على التعريف القديم للثانية المحدد على أساس الرصد الفلكي، وكانت تساوي 86400/1 من اليوم الشمسي المعتدل الطول.

بيد أنه سرعان ما تبينت ضرورة إدخال تعديلات مهمة على هذه المنظومات توخياً للدقة والتخلص من أخطاء القياس، كما تبين احتمال تبدل مواصفات المعايير المحفوظة في «الأرشيف» بمرور الزمن، وتبنت الحكومة الفرنسية عقد عدة مؤتمرات دولية نجم عنها توقيع اتفاقية في العشرين من شهر أيار سنة 1875 عهدت باسم اتفاقية المتر Treaty of the meter أوجدت بموجبها منظمة دائمة للأوزان والمقاييس تعنى بتحسين منظومة المتر وتطويرها، وصنع معايير جديدة للمتر والغرام حصرت مسؤولية تطويرها وحفظها والتوسع بها بالمخط الدولي للأوزان والمقاييس، ومقره بلدة سيفر Sevres قرب باريس. وصُنع المتر المعياري على أنه المسافة بين خطين ميكروسكوبيين متوازيين محفورين على قضيب من أشابة البلاتين (90%) والإيريديوم (10%) في شروط طبيعية من الضغط الجوي وبدرجة حرارة «0ْ» وصُنع كذلك كيلوغرام معياري على شكل أسطوانة من الأشابة نفسها ارتفاعها 3.9 سم وقطرها 3.9 سم، وقد حفظ المعياران لدى المخط الدولي، ووزعت نسخ عنهما على الدول المشاركة في المؤتمر.

المنظومة العالمية

ظلت منظومة المتر المنظومة الأساسية للأوزان والمقاييس ولاسيما في البحوث الفهمية، وقد اتسع مجالها وتشعبت استعمالاتها بعد حتى جمعت مع واحدة الزمن، أي الثانية. وسمح هذا الجمع باشتقاق واحدات أخرى كثيرة لتمييز الظواهر الفيزيائية، وإدخال تعديلات وإضافات كثيرة عليها. وأطلق على عملية توسع المنظومة المترية السابقة الحروف الأولى لواحدات القياس الأساسية الثلاث السنتمتر والغرام والثانية «س غ ث» CGS، ثم درجت العادة بعد ذلك على حتى يستعمل في مجالات الهندسة الرمز «م ك ث» MKS ويقصد به المتر والكيلوغرام والثانية، واتفق في خاتمة المطاف على تبني المنظومة العالمية لواحدات القياس «م ع» SI كي تضم أكمل مجالات القياس الفهمية والتقنية.

انبثقت فكرة المنظومة العالمية الجديدة من المشكلات التي اعترضت النشاط الفهمي المتزايد، وأوجبت ضرورة إحداث منظومات قياس فرعية تخدم ميادين فهمية خاصة. كما تبين قصور معايير القرن التاسع عشر عن تحقيق متطلبات الفهم والتقنية في القرن العشرين من حيث الدقة والشمول، فازدادت الحاجة إلى وضع تعريفات جديدة واستعمال تقنيات حديثة في القياس. وتوصل المؤتمر الدولي الحادي عشر للأوزان والمقاييس الذي عقد في باريس في شهر تشرين الأول سنة 1960 إلى وضع منظومة ضمت ستة تعريفات جديدة للطول والكتلة والزمن والتيار الكهربائي والحرارة وشدة الضوء. وصار معيار واحدة الطول طول موجة الإشعاع البرتنطقي الأحمر المنبعث من تحريض ذرة غاز نظير الكريبتون النقي ذي العدد الكتلي 86 في تفريغ كهربائي، وحدد المتر المعياري على أنه يساوي 1650.763.73 مرة طول موجة من الإشعاع البرتنطقي الأحمر المنبعث من غاز الكريبتون 86. ولا يبدل هذا التحديد الجديد عملياً من طول المتر أوالعلاقة بين المتر وأجزائه ومضاعفاته وبينه وبين الواحدات الإنكليزية، ولكنه مثال على المنحى الجديد في القياس بالاستناد إلى ثوابت فيزيائية طبيعية يمكن مراقبتها دولياً، وفي مختبرات لا تتطلب الكثير من التجهيزات المعقدة، ولمثل هذه الثوابت ميزات كثيرة تتفوق بها على المعايير الصنعية.

أما الكتلة وواحدتها الكيلوگرام فهي وزن أسطوانة معيارية من البلاتين (90%) والإيريديون (10%) قطرها 3.9سم (1.5 إنش) وارتفاعها مماثل لقطرها ومحفوظة لدى المخط الدولي للأوزان والمقاييس في «سيفر». وأما الزمن فواحدته «الثانية» وكانت تقاس تقليدياً على أساس معدل دوران الأرض حول محورها، ثم على أساس معدل دوران الأرض حول الشمس، ومنذ عام 1967 أعيد تحديد الثانية على أساس الاهتزاز الذري، وغدا تعريفها المتفق عليه عالمياً على النحوالتالي: «الثانية هي الوحدة الأساسية للزمن وتساوي 9192631770 دورة من الإشعاع المناظر للانتنطق بين سويتين مفرطتين في الدقة في الحالة الحضيضية لذرة السيزيوم 133». وأما التيار فواحدته الأمبير، وقد حُددت سنة 1948 بالاعتماد على قوة التجاذب مقيسة بالنيوتن بين موصلين متوازيين حاملين للتيار يبعد أحدهما عن الآخر متراً واحداً وتعريفها كما يلي: «الأمبير هوشدة التيار الذي إذا سرى في سلكين متوازيين يبعد أحدهما عن الآخر متراً واحداً في الفراغ ينتج قوة تجاذب تعادل 2× (10-7) نيوتن لكل متر طول، وأما الحرارة فواحدتها كلفن Kelvin وقد وُصِّفت سنة 1954 على أساس درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء (أي درجة الحرارة التيقد يكون فيها الجليد والماء الذائب وبخار الماء في حالة توازن) وهي تساوي 273.16 كلفن، وقريبة جداً من درجة حرارة ذوبان الجليد. أما درجة سلسيوس Celsius (التي كانت ومازالت تسمى سنتيغراد) فهي درجة كلفن نفسها في قياس درجات الحرارة المتنوعة. وأما شدة الضوء فواحدتها الكانديلا Candela (الشمعة) وقد تم تحديدها عام 1967 على أساس شدة الضوء المنبعث من جزء واحد من ستمئة ألف جزء 1/600000 من متر مربع لتجويف مشع من البلاتين في درجة التجمد (2042 كلفن). وأضيفت في عام 1971 واحدة قياس كمية المادة وهي المول Mol وهي مقدار مادة نظام ما تحتوي على عدد من الواحدات الأولية مساوياً عدد ذرات الكربون في 0.12 كغ من نوية الكربون 12 النقية. ويتوجب هنا تحديد الوحدة الأولية التي قد تكون ذرة أوجزيئاً أوشاردة أوإلكتروناً أوفوتوناً، أوحتى مجموعة محددة من مثل هذه الواحدات. إذا من أبرز الميزات الرئيسة الأخرى التي تتمتع بها منظومة المتر والمنظومة العالمية وجود مضاعفات وأجزاء عشرية تبنتها اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس تبين الأبعاد الكبرى والصغرى لكل واحدات القياس أوالوزن الأساسية السابقة الذكر، وتدل عليها سوابق تضاف إلى الاسم الأصلي للواحدة كالميلمتر وهوجزء من ألف من المتر، والكيلومتر وهوألف متر. وهذه السوابق مبينة في الجدول (1).

استطاع هذا النموذج حتى يفي بأغراض فهم القياس بخطأ يقدر ببضعة أعشار الميكرون، حتى عام 1960. حيث إنه مع التقدم الفهمي المطرد والحاجة إلى دقة تفوق الحدود التي يقدمها النموذج الميكانيكي للمتر، ومن أجل تعريف كوني له، قرر المؤتمر الحادى عشر للأوزان والقياسات إعطاء المتر تعريفا يعتمد على الخصائص الذرية للعناصر فاتى التعريف على النحوالتالي: طول المتر يساوي 73.1650763 مرة طول موجة الإشعاع المنطلقة من نواة ذرة نظير الكريبتون 86 للانتنطق بين المستويين . 2p10 & 5d5

إن هذا التقدم الذي طرأ على تعريف المتر ضروري، ولم يكن هناك بد منه إذ لولاه لما رأينا الكثير من الاختراعات والاكتشافات التي قام بها الفهماء في الفيزياء، أوالفلك أوحتى في فهم الأحياء.

عملية القياس

تعهد الكمية بأنها جميع ما قابل للزيادة أوللنقصان مثل: الطول، الوزن، القوة.. أما الكميات من نفس النوع، (أومن نفس الطبيعة) فهي ما يمكن مقارنته ببعض ومثل ذلك: طولان، حجمان، قوتان.

إلى غير ذلك فإننا نقيس كمية ما، بمقارنتها بكمية أخرى من نفس النوع، تؤخذ كمرجع وتسمى وحدة قياس، أما عملية القياس: فهي عملية أساسية لتقدم المعارف الفهمية، التي تجعل وضع القوانين ممكنا، وهي أيضا عملية مهمة لحياة الإنسان اليومية. فمنذ قديم الزمان احتاج الإنسان إلى حتى يقيس فحدد أطوال أرضه، ليعهد مساحتها، أوقاس وزنا أوحجما.

وحدات القياس المترية

القياسات المكافئة في أنظمة أخرى

انظر أيضا

• مقارنة الوحدات القياسي مقارنة المتر بوحدات القياس الأخرى
• نظام دولي للوحدات القياسية
• ISO 1 – standard reference temperature for length measurements
• تحوير المتر
• نظام متري
• تمتير
• Orders of magnitude (length)
• SI prefix
• سرعة الضوء

هوامش

المصادر

• 17th General Conference on Weights and Measures. (1983). Resolution 1. International Bureau of Weights and Measures.
• Barbrow, Louis E. & Judson, Lewis V. (1976). Weights and Measures of the United States: A brief history (Special Publication 447).. National Institute of Standards and Technology.
• Beers, J.S. & Penzes, W. B. (1992). NIST Length Scale Interferometer Measurement Assurance. (NISTIR 4998). National Institute of Standards and Technology.
• Bureau International des Poids et Mesures. (2006). . Retrieved 18 August 2008.
  • HTML version. Retrieved 24 August 2008.
• Bureau International des Poids et Mesures. (n.d.). (search facility). Retrieved ثلاثة June 2006.
• Bureau International des Poids et Mesures. (n.d.). . Retrieved ثلاثة June 2006.
• Humerfelt, Sigurd. (26 October 2010). How WGS 84 defines Earth. Retrieved 29 April 2011.
• Layer, H.P. (2008). . Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. Retrieved 18 August 2008.
• Merriam-Webster Online Dictionary. Retrievedثمانية December 2009.
• Mohr, P., Taylor, B.N., and David B. Newell, D. (28 December 2007). . Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. Retrieved 18 August 2008.
• National Institute of Standards and Technology. (December 2003). (web site):
  • . Retrieved 18 August 2008.
  • . Retrieved 18 August 2008.
  • . Retrieved 26 May 2010.
• National Institute of Standards and Technology. (27 June 2011). NIST-F1 Cesium Fountain Atomic Clock. Author.
• National Physical Laboratory. (25 March 2010). Iodine-Stabilised Lasers. Author.
• National Research Council Canada. (5 February 2010). Maintaining the SI unit of length. Retrieved أربعة December 2010.
• Penzes, W. (29 December 2005). . Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology — Precision Engineering Division. Retrieved أربعة December 2010.
• Taylor, B.N. and Thompson, A. (Eds.). (2008a). . United States version of the English text of the eighth edition (2006) of the International Bureau of Weights and Measures publication Le Système International d’ Unités (SI) (Special Publication 330). Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. Retrieved 18 August 2008.
• Taylor, B.N. and Thompson, A. (2008b). (Special Publication 811). Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. Retrieved 23 August 2008.
• Tibo Qorl. (2005) The History of the Meter (Translated by Sibille Rouzaud). Retrieved 18 August 2008.
• Turner, J. (Deputy Director of the National Institute of Standards and Technology). (16 May 2008)."Interpretation of the International System of Units (the Metric System of Measurement) for the United States". Federal Register Vol. 73, No. 96, p. 28432-3.
• Wilkins, J. (c. 2007). An essay towards a real character, and a philosophical language.[Also available without images of original.] Metrication Matters. (Reprinted from title page and pp. 190-194 of original, 1668, London: Royal Society)
• Zagar, B.G. (1999). Laser interferometer displacement sensors in J.G. Webster (ed.). The Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook. CRC Press. isbn=0849383471.

قراءات إضافية

• مجلة العربي عدد أكتوبر 1992 حسب ترخيصها في ويكيبيديا:تصاريح بالنقل والاقتباس
• Alder, Ken. (2002). The Measure of All Things : The Seven-Year Odyssey and Hidden Error That Transformed the World. Free Press, New York ISBN 0-7432-1675-X