计量的历史

2014-10-22 09:32:32来源: newmaker 关键字:测量工作  计量单位  量具
背景

自从人类使用劳动工具从事简单的生产劳动时起,就开始进行计量。最初,还没有计量单位量具,只是把要测定的物体同自己身体的一部分作比较,如用手指张开的距离。或双手伸开的长度去量物体的长,用一把或一捧来计量体积容量等。以后由于生产和交换的发展,出现了计量单位和量具。

早在4000多年以前,出现了用实物来表示计量单位。例如,古埃及最早的长度计量单位——腕尺,这是以肘至手指尖的长度为基础的。十世纪时,英国国王以自己拇指关节之间的长度定为一英寸,以自己的脚长定为一英尺,至今在英语里“脚”和“英尺”是同一个词(foot)。

我国古代的度量衡单位也是取自自然物。早在公元前两千多年就开始用一黍的宽度作为一分,十分作为一寸,百分作为一尺。汉代书籍(如《孔子家语》)有“布指知寸,布手知尺,舒肘知寻”的记载,说明古代曾把手指顶端一节的长度定为一寸,把大拇指与中指张开(即一拃)的长定为一尺,把两臂伸开的长八尺作为一寻。(据考证,周朝一尺长约20厘米,大致相当于一拃的长度)

在计量时间方面,最初人类是根据自然界的一些长时间重复变化的现象,特别是太阳的升落,月亮的圆缺,给人类提供了计量时间的标准,逐渐形成了日、月、年的概念。公元前2000年左右,古代埃及根据天狼星出现的间隔就发明了太阳历,把每年分为3季,共12个月,每月30天,年终加5天节日,共365天。公元前两千年代初,古巴比伦人已测出月亮的持续时间是29日12时44分3秒,与现代天文学所测定的数据只差1/3秒。他们根据月亮的圆缺,制订了太阴历,每月定为29日或30日。

由于古代依据自然物来确定计量单位,缺乏合理性,再加上各国各地的计量制度不同,在交往上造成了很大的不便和困难。早在十七世纪,法国就有些科学家提出改革和统一计量制度的想法。1791年法国国会决议采用科学院的建议,取通过巴黎的地球子午线的四千万分之一作为长度的基本单位,并称作米。1792年由法国科学家对敦克尔克至西班牙巴赛伦那之间地球子午线的长度进行了精密的测量。1799年全部测量工作完成后,制出了米和千克(公斤)的标准原器。

米制虽然比历史上的各种计量制度先进,但是后来发现米所定义的长度有误测,而且随着科学技术的发展,从米制派生出一些计量单位,彼此之间缺乏科学的联系,给科学和生产带来不少麻烦。同时,有些国家还使用各自的计量制度,严重妨碍国际间的交往。1948年第九届国际计量大会提出,创立一种简单而科学的使所有米制公约签字国均能采用的实用单位制。1960年第十一届国际计量大会上决议将这种单位制命名为“国际单位制”,国际符号为SI,并规定了词头、导出单位及辅助单位。1971年第十四届国际计量大会又作了修改,以米、千克、秒、安培开尔文、摩尔、坎德拉七个单位作为基本单位。对每个单位都给以严格的理论定义,导出单位则通过选定的方程式用基本单位来定义,使各单位间合理地相互联系起来。

1959年,我国国务院发布《关于统一计量制度的命令》,确定以米制为我国的基本计量制度,人们日常生活已经习惯通用的市制可以保留,还公布了《统一公制计量单位中文名称方案》。国际单位制创建以后,国家计量部门积极准备推行工作。1977年国务院颁布了《中华人民共和国计量管理条例(试行)》,其中第三条规定:“我国的基本计量制度是米制,逐步采用国际单位制,目前保留的市制,要逐步改革,”1978年成立国际单位制推行委员会,负责推行国际单位制的工作。1984年国务院又发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》,要求全国到八十年代末基本完成向法定计量单位的过渡,允许市制单位使用到1990年年底,从1991年元旦起,一般不允许再使用非法定计量单位。

公元前的测量

3000 B.C.

中东建立的第一个城市国家。Sumerians人将度量衡用在交易中。它们是基于古希伯来金币,大约是8.36 g (129谷或0.29盎司) 。

2575 B.C.

金字塔 (Cheops)

2575 B.C.

保存下来的有关长度的标准,Gudea塑像腿的长度就是英尺,他是4000年前Lagash城的行政长官。它被分成16部分,共26.45 cm长(10.41 英寸长)。

埃及的建筑工人只有简单的铅垂线、木制方尺和标尺,但他们的测量可精确到毫米。Gizeh金字塔的尺寸,是由上千的工人完成的,并自夸边缘的差别不超过平均长度的0.05% - 也就是在横跨755英尺的区间内,只有4.5英寸的偏差。

古代人发明了稳健而又精确的方法,对四种量进行测量:长度、面积、体积和重量或质量,这种情况他们并没有细分。

他们使用时间测量大的长度和面积。例如,耗费许多小时的旅程或月亮。一群牛一天耕地的数量称为一英亩,一犁沟的长度称为一浪。许多古代的度量起源于身体各部位,或者是随处可得的材料。我们现在在测量长度时还谈到英尺和一手之宽。其他基于身体各部位的度量就不太明显了。英寸从前是基于大拇指最后一个关节的长度。英寻是在手臂张开后两手中指尖之间的距离,码是从在右手臂张开后,从鼻尖到手指尖的距离。

用这些做为度量的问题每个人的身体在尺寸上都有差异。早先为克服这个问题所采用的方法根据某些标准定义长度,例如,从国王的鼻尖到他张开手臂的手指尖距离。最早对长度所保存的标准是一个Gudea塑像腿的长度,大约4000年前他是Lagash的行政长官。

2600 B.C.

日规的初始形状出现在中国。

2500 B.C.

Moenjo-Daro,被认为是第一座"城市"位于在目前的巴基斯坦卡拉奇300公里以北的地方

从Moenjo-Daro挖掘出测量仪器证明了精密和精度的重要。重量,一般由黑硅石表达,就象硬的燧石状岩石,按照严格的标准进行切割。尽管标尺有些破碎,但其上精确地以.264英寸进行间隔。

石制鹅重量标准,发现于Mesopotamia。重量经常用产品来衡量,例如用谷物做为比较。因为这些重量可有所不同,重量的标准系统被发明。早期的重量标准具备令人惊异的精确性,并挖掘出石制的睡鹅形状的重量标准。

1950 B.C.

最早知道的测长的标准是一个重的铜条,挖掘自Euphrates河的Nippur。这个铜条被分成4个大的单元每个单元又分成16个小单元,很象英尺和英寸。

448-432 B.C.

巴台农神庙,雅典卫城

214 B.C.

中国开始修建长城

80-72 B.C.

修建罗马大剧场

公元以后的测量

埃及人的测量

手指 一个手指的宽度
手掌 4个手指
手 5个手指
肘 肘到手指的长度
28指宽,20.6 in

罗马人的测量

英尺 将一英尺的长度变成12份,称为英寸
步长 5英尺, 1000个就成为罗马的里

在古代的时间测量系统中,白天和夜晚各分成12小时。这样对于使用日规是方便的,公元前2600年中国人就以古老的方式采用类似的方法。因为日光的明暗随季节有所不同,中国的小时长度也有所变化。当水钟开始在日规使用大约一千年后,两种测量方法之间的矛盾是显而易见的。

水钟的工作是基于水从一个容器里通过一个小孔以稳定的速度流到另外一个容器。另外一个容器的水量以某种标尺表明, - 用最简单的方式标记水面。随着水面指示的移动,显示了时间以小时进行流逝。当小时的长度以季节的变化有所不同时,需要为每个月配置不同的水钟。古代人以各种方法解决这个问题,如对每个月有不同的标记面标准。在那种情况下,水钟与当时仍在使用的日规保持一致。后来,抛弃了随季节调整水钟的方法,日规被用来在全年显示同样的小时长度。

在8世纪,中国人开始将水钟配上摆轮。摆轮是一个棘爪使得一个轮只能移动一定的长度然后就停止。连续运动被分离的"滴答"声所取代。在14世纪开始,摆轮的概念在欧洲被应用,并被用来采用细绳或链条悬挂的重物来减缓运动。运动通过齿轮的转化钟表指针的运动。机械式钟表采用摆轮和重锤,使得性能得到提高,并放在全欧洲的塔楼上使用。

1215 A.D.

John国王被英国贵族强迫签订打算宪章。在其他条款中,标准的测量系统被推出。

1350 A.D.

英格兰国王Edward一世颁布规定:三谷大麦,饱满而又干燥,头尾相连,代表了一英寸,这种有歧义的"标准"数百年后还在发挥作用,直到19世纪。

1590 A.D.

荷兰眼镜制造商Hans Janssen先生和他的儿子将两个镜片放在一个管子的两头,用来检查微小的物体。这标志着第一台组合显微镜的产生。

1592 A.D.

Galileo先生将一管气体放到一个充满彩色液体的容器内,制造出第一个原始的温度计。

1602 A.D.

Richard More先生,一个充满学者风度的伦敦木匠,在他的一本书中,描述了大量的木匠用尺子的模型,同时,他还在书中批评了标准化的缺乏。
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编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1022/article_9787.html
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