В процессе своего развития, человечество постоянно совершенствовало свои методы познания мира. И с самых давних времен люди занимаются измерениями и расчетами различных качественных величин. И чем более сложными и точными становились измерения, тем больше нужны были измерительные приборы. А вместе с измерительными приборами появилось и понятие "шкала". Это знаковая система, отображающая значение на приборе в соответствии с измерением. Однако, обо всем по порядку.
История возникновения измерений
На данный момент, самым древним измерительным прибором, известным ученым, являются весы, обнаруженные в Месопотамии. Их возраст, по приблизительным оценкам, составляет порядка семи тысяч лет. Их конструкция представляла собой чашечки на перекладине - и, разумеется, никакой измерительной шкалы на них не было. Однако, эти весы были первой робкой попыткой человечества к измерению и познанию окружающего мира. Что удивительно - так это то, что весы подобной конструкции использовались вплоть до XXI века, настолько они оказались удобными и логичными.
Возникновение первой шкалы прибора
Приблизительно за две тысячи лет до нашей эры в Древнем Египте началось использование солнечных часов. Тень, которую отбрасывал обелиск, двигалась по земле в зависимости от положения Солнца и указывала на нарисованный циферблат. Разумеется, о точности таких часов говорить не приходилось. Таким образом, первая измерительная шкала - это циферблат солнечных часов.
Кстати, древние египтяне были первыми, кто поделил циферблат на два равных двенадцатичасовых отрезка. А сама идея деления часа на шестьдесят минут, а минуты на шестьдесят секунд принадлежит шумерам - и этой же системой мы пользуемся и по сей день. А первые механические часы, по легенде, были созданы лишь в X веке нашей эры монахом, который впоследствии стал Папой Римским.
Другие измерения в древнем мире
Главной проблемой измерений в древнем мире была неточность цен деления шкал приборов или вообще их отсутствие. Так, например, при измерении расстояний в древнем Риме использовались пальцы, локти и тысячи шагов. Понятное дело, что в зависимости от человека результаты измерений получались абсолютно разными. Подобная ситуация с крайней неточностью этих шкал приборов была распространена почти повсеместно.
В средневековье появились более точные меры измерения, но они варьировались от государства к государству. Из-за этого возникали многочисленные проблемы и при экспорте и при импорте товаров, было непонятно, какую систему измерения брать за эталон, и эту проблему надо было решать. Однако возможно это стало лишь с развитием методов сообщения, таких как радиоволны, и потому, вопрос решения очень затянулся.
Введение метрической системы мер
Первые сподвижки к введению единой системы измерений произошли во Франции, где после долгих и безуспешных переговоров с другими странами было решено ввести единую и, что самое главное, десятичную, систему мер самостоятельно. В тысяча семьсот девяносто пятом году французская система мер была сформирована, и четыре года спустя на законодательном уровне стала единой в стране. Спустя почти полвека правительство Германии принимает метрическую систему мер у себя в стране и в девятнадцатом веке эта система становится одной из самых популярных в Европе.
В России же ее приняли лишь в двадцатом веке и то, необязательным указом, сохранив и свои старые физические величины. Окончательное принятие всем миром единой системы измерений (СИ) произошло лишь после Второй Мировой Войны и на данный момент только Соединенные Штаты Америки, Либерия и Мьянма используют собственные системы исчисления. Тем не менее, ученый мир целиком и полностью перешел на систему СИ.
Измерение температур
Из общего списка единой системы измерений несколько выбиваются градусы. Дело в том, что изобретена самая удобная и широко распространенная шкала цельсия была еще в тысяча семьсот сорок четвертом году, за пятьдесят лет до введения метрической системы во Франции. Изобрел ее шведский астроном Андерс, фамилия которого Цельсий. Он предложил наиболее удобное и логичное измерение температуры - за точку отсчета он взял момент превращения воды в лед, а температуру ее закипания принял за 100 градусов.
Таким образом, один градус в его системе измерения стал одной сотой пути между точкой льда и точкой кипения воды. Так как метрическая система также была основана на десятеричной системе, то шкала Цельсия нашла в ней свое место, как одна из производных единиц. Производных - потому, что основной измерительной величиной все же являются Кельвины. Так вышло из-за того, что Кельвин предложил считать за ноль градусов абсолютный ноль - температуру, ниже которой быть просто не может - минимально доступную телу во Вселенной температуру.
У Цельсия же показатель абсолютного нуля равен -273 градуса, а это не так удобно для ученых. Тем не менее, для измерения градусов человеческого тела и определения температуры воздуха градусы Цельсия подходят куда лучше.
Современные изменения
Совсем недавно, в 2018 году, были проведены достаточно важные изменения в системе СИ. Многие величины отвязали от физических материалов - так, например, эталон килограмма рассчитывается не с помощью физического сплава, а по постоянной Планка. Таким же образом еще в XX веке метр был отвязан от бруска железа, лежащего в Париже и стал нематериальной величиной, которая рассчитывается, исходя из скорости света в вакууме.
Разумеется, на цены деления шкал приборов это и тогда, и сейчас никак не повлияло, но для научного мира это было крайне важное изменение, позволяющее избежать малейших неточностей, возникающих при использовании физических объектов как эталонов. Та же судьба постигла и градусы Кельвина и моли - все они отвязаны от реального мира и существуют как нематериальные величины.
Шкалы измерительных приборов
Для того чтобы показать результаты измерений - на большинство приборов нанесены специальные символы. Шкала - знаки, отображающие результат физических измерений. В зависимости от типа прибора она может самых разных видов. Так как в большинстве стран используется система СИ, то и цены делений шкалы прибора чаще всего отображаются в метрической системе.
Самый простой пример - это строительная рулетка. Отрезки, нанесенные на нее - и есть шкала рулетки. Большинство рулеток, которые можно найти в России используют сантиметровую шкалу, однако, если поискать, то можно найти и рулетки с дюймовой шкалой, ведь дюймы до сих пор используются в Соединенных Штатах Америки.
Заключение и выводы
Теперь вы знаете что это - шкала и цена деления. Остается лишь добавить, что измерения проводились человечеством с самых давних времен и лишь в последние столетия они стали регулироваться на международном уровне. Таким образом, в настоящее время люди пришли к соглашению насчет используемых величин в измерениях - и это позволяет ученым со всего мира использовать одни и те же значения, упрощая работу с иностранными источниками.
От измерения расстояний пальцами до сантиметров прошли тысячелетия, но это было необходимо людям. В последнее время проводятся масштабные изменения системы СИ, все большую часть которой отвязывают от физических инструментов, таких как сплав килограмма и переводят в нематериальные физические величины. И нынешние изменения - лишь часть большего пути, который еще только предстоит пройти.
