ما هو القياس؟
القياس يعدّ أسلوبًا يتضمن وصف الأحداث أو الأجسام أو المظاهر الأخرى من خلال استخدام الأرقام، مما يتيح لنا القدرة على مقارنة تلك العناصر مع غيرها. يُعتبر علم القياس ركيزة أساسية في العديد من المجالات العلمية وغيرها. الكميات التي نقوم بقياسها يتم تحديدها اعتماداً على أدوات قياس متعددة، وبخاصة في مجالات العلوم. يتم قياس الكمية باستخدام رقم مصحوب بوحدة قياس محددة. لا يمكننا مقارنة كميتين مختلفتين إلا إذا كانت وحدات قياسهما متسقة، فمثلاً لا يمكننا مقارنة الكتلة بالزمن، ولا يجوز مقارنة المتر بالقدم في قياس الطول، ما لم نقم بتوحيد وحدة القياس.
أنظمة وحدات القياس
يوجد في العالم مجموعة متنوعة من وحدات القياس والأنظمة المختلفة لها. يعتبر نظام الوحدات الدولي من أشهر هذه الأنظمة وأكثرها انتشاراً، حيث يُستخدم في جميع أنحاء العالم، باستثناء الولايات المتحدة الأمريكية. تم تطوير هذا النظام استنادًا إلى نظام المتر-كيلوجرام-ثانية الذي كان متبعًا سابقًا، ويشمل سبع وحدات قياسية رئيسية، وهي: المتر لقياس الطول، الكيلوجرام لقياس الكتلة، الثانية للزمن، الأمبير لقياس شدة التيار الكهربائي، الكلفن لقياس الحرارة، المول لقياس كمية المادة، والشمعة لقياس شدة الإضاءة. كل من هذه الوحدات لديها تعريف مرجعي خاص بها، وتُشتق الوحدات الأخرى مثل الفولت والواط والنيوتن من هذه الوحدات الأساسية عبر معادلات معروفة.
أدوات القياس
تُعرف أدوات القياس أو أجهزة القياس بأنها الأدوات المُستخدمة في عمليات القياس، وغالباً ما تُستخدم في مجالات العلوم والهندسة. تقوم هذه الأدوات بتقديم رقم يمثل الكمية التي تم قياسها وفقًا للوحدة المختارة. على سبيل المثال، وحدة قياس الطول المعتادة على المسطرة هي السنتيمتر، لذا فإن أي رقم يتم قياسه بواسطة هذه الأداة يكون بهذه الوحدة. حتى الساعة تُعتبر أداة قياس، حيث نستخدمها لتحديد الزمن. مع تطور الزمن، تطورت أدوات القياس حتى أصبحت معظمها إلكترونية، مما يؤدي إلى زيادة دقة القياس. ومع ذلك، لا يمكن تفادي وجود أخطاء بسيطة في أدوات القياس مهما كانت متطورة. من بين الأدوات المستخدمة على نطاق واسع هو جهاز الأفوميتر، الذي يُستخدم لقياس المقاومة الكهربائية، التيار والجهد الكهربائي.
أخطاء القياس
عند قياس أي كمية، يتعذر ضمان الدقة الكاملة للقياس، حيث من المؤكد دائماً وجود نسبة من الخطأ أو الارتياب في القيمة المقاسة، مما يشير إلى مدى انحراف القيم عن الكمية الفعلية. لذا، يتم عادةً إعادة القياس في التجارب العلمية عدة مرات، ومن ثم احتساب المتوسط مع إضافة نسبة تشير إلى انحراف تلك القيم. تتباين أسباب الخطأ في القياس بين التجارب، ويمكن أن تتعلق بالأدوات المستخدمة أو بالشخص الذي يقوم بالقياس. الهدف الأساسي في علم القياس هو تقليل هذا الانحراف لأقل قدر ممكن، بحيث نقترب من الصفر، وهو ما يتم تحقيقه في الوقت الحاضر بفضل أدوات القياس المتقدمة وظروف القياس الموحدة التي تُجرى فيها التجارب.