Gewichte und Maße gehörten zu den frühesten Werkzeugen, die der Mensch erfunden hat. Einfache Gesellschaften benötigten für viele Aufgaben Hilfsmittel zum Messen: Beim Bau von Wohnungen, bei der Herstellung von Kleidung oder beim Tausch und Handel von Lebensmitteln und Materialien.
Den frühestenn Gewichten und Maßeinheiten lagen die Maße von Körperteilen und der natürlichen Umgebung zugrunde. Frühe babylonische und ägyptische Aufzeichnungen sowie Schriften aus der Bibel zeigen, dass die Länge zuerst anhand der Maße von Arm, Hand oder Finger gemessen wurde. Die Zeit wurde nach den Periodenlängen von Sonne, Mond und anderen Himmelskörpern eingeteilt. Wenn man das Volumen von Behältern wie Flaschen oder Tonkrügen vergleichen wollte, wurden sie mit Pflanzensamen gefüllt, die anschließend ausgezählt wurden. Beim Wiegen maß man das Gewicht mit Steinen oder Samen. Die Gewichtseinheit [[Karat], die bis heute für Edelsteine verwendet wird, wurde vom Samen des Johannisbrotbaums abgeleitet.
Unsere heutigen Kenntnisse über die frühen Maße und Gewichte stammen aus vielerlei Quellen. Archäologen haben einige ziemlich frühe Standards geborgen, die heute in Museen aufbewahrt werden. Der Vergleich zwischen den Abmessungen eines Gebäudes und Beschreibungen zeitgenössischer Autoren ergibt weitere Informationen. Ein interessantes Beispiel dafür ist der Vergleich der Abmessungen des [[Griechenland|griechischen] Parthenon mit den Beschreibungen von Plutarch, aus dem man ziemlich genau die Länge des attischen Fuß erhält. In manchen Fällen haben wir auch nur plausible Theorien und müssen manchmal die Daten richtig interpretieren. War es zum Beispiel nur Zufall, dass die Länge der frühbabylonischen Doppel-Elle bis auf 2 Promille mit der Länge eines Sekundenpendels übereinstimmt, oder deutet das auf Kenntnisse über Pendel zu einem sehr frühen Zeitpunkt hin?
Längeneinheiten
Die Elle war die erste Längeneinheit, von der berichtet wird. Es gab Ellen verschiedener Größe.
Die gewöhnliche Elle war die Länge des Arms vom Ellbogen bis zur Spitze des Mittelfingers. Sie wurde unterteilt in die Spanne (Spannweite der Hand, eine halbe Ellenlänge), die Handbreit (eine sechstel Elle) und den Finger (Fingerbreite, eine vierundzwanzigstel Elle). Die königliche oder heilige Elle war 7 Handbreit oder 28 Finger lang und wurde beim Bau von Gebäuden und Monumenten sowie zur Landvermessung verwendet. Die englischen Maße inch (Zoll), foot (Fuß) und yard haben sich aus diesen alten Einheiten durch einen komplizierten Vorgang entwickelt, den noch nicht völlig verstanden wird. Griechen und Römer erbten den Fuß von den Ägyptern. Der römische Fuß wurde sowohl in 12 unciae (Zoll) als auch in 16 Finger unterteilt. Die Römer führten auch die Meile zu je 1000 Doppelschritten ein, wobei jeder Doppelschritt 5 römischen Fuß entsprach. Während der Besetzung Englands durch die Römer wurde die römische Meile dort eingeführt. Königin Elizabeth I änderte per Erlass die Meile auf 5280 Fuß oder 8 furlongs, wobei ein furlong aus 40 rods zu je 5,5 yards bestand.
Das yard als Längenmaß wurde später eingeführt, sein Ursprung ist nicht genau bekannt. Das frühe yard wurde in 2, 4, 8 und 16 Teile eingeteilt, die half-yard (halbes Yard), span (Spanne), finger und nail (Nagel) genannt wurden. Die Verbindung des yard mit dem Körperumfang oder der Entfernung von der Nasenspitze zum Daumen von König Heinrich I sind vermutlich nur Versuche der Standardisierung, da verschiedene yard-Maße in Großbritannien benutzt wurden.
Typographische Maßeinheiten
Der Punkt als Einheit der Schriftgröße ist ziemlich neu. Er wurde von Pierre Simon Fournier im Jahr 1737 eingeführt und 1755 von den Brüdern Fran¸ois Ambroise und Pierre Fran¸ois Didot weiterentwickelt. Seit 1886 hat ein Punkt die exakte Größe von 0,3514598 Millimetern, ungefähr einem 72stel Zoll.
Gewichtseinheiten
Ursprünglich wurden Handelsgüter nach Stück oder Volumen bemessen. Als das Wiegen von Gütern begann, basierten die Gewichtseinheiten auf Volumen von Getreidekörnern oder Wasser. Zum Beispiel war das Talent in manchen Gegenden ungefähr so schwer wie ein Kubikfuß Wasser.
Das grain (Korn) war die früheste und kleinste Gewichtseinheit und war ursprünglich ein Weizen- oder Gerstenkorn, um die Edelmetalle Gold und Silber abzuwiegen. Größere Einheiten wurden entwickelt, die sowohl als Gewichtsmaß wie auch als Währungseinheit dienten, so das Pfund, der Schekel und das Talent. Das Gewichte variierte von Ort zu Ort. Bei den Babyloniern und Sumerern waren 60 Schekel 1 Mina und 60 Minas ergaben ein Talent. Das römische Talent bestand aus 100 Pfund, die leichter waren als das Mina. Wie auch das englische und amerikanische Pfund war das römische Pfund in 12 Unzen eingeteilt, die aber kleiner waren. Das Karat als Maßeinheit für Edelsteine, das vom Samen des Johannisbrotbaums abgeleitet war, wurde später auf 1/144 Unze und dann auf 0.2 Gramm festgelegt.
Einheiten für Zeit und Winkel
Die Einteilung des Kreises in 360 Grad und die Einteilung das Tages in Stunden zu je 60 Minuten mit je 60 Sekunden lässt sich auf die Babylonier zurückführen, die Sexagesimalsystem, d.h. ein Zahlensystem mit der Basis 60, verwendeten. Die 360 Grad könnten mit einem Jahr zu 360 Tagen zusammenhängen.
Der Ursprung des metrischen Systems
Metrische Einheiten haben sich seit der Einführung des ersten wohldefinierten Systems 1791 in Frankreich über die ganze Welt verbreitet, zunächst in den nicht englischsprachigen Ländern, aber in letzter Zeit auch dort. Das erste metrische System war auf Zentimeter, Gramm und Sekunde aufgebaut (cgs-System, c für Centimeter) und diese Einheiten waren sehr praktisch in Wissenschaft und Technik. Spätere metrische Systeme basierten auf Meter, Kilogramm und Sekunde (mks-System), um leichter handhabbar für praktische Anwendungen zu sein. Das gegenwärtige metrische System ist das Internationale Einheitensystem (SI). Es basiert ebenfalls auf Meter, Kilogramm und Sekunde und enthält auch weitere Grundeinheiten für Temperatur, elektrische Stromstärke, Helligkeit und Menge.
Das metrische System wurde in Frankreich nur langsam angenommen, aber Wissenschaftler und Techniker hielten seine Einführung als internationales System für wünschenswert. Am 20. Mai 1875 wurde ein internationaler Vertrag, die Meterkonvention, von 17 Staaten unterzeichnet. Verschiedene Organisationen und Laboratorien wurden gegründet, um ein einheitliches System zu schaffen und bewahren.
Das metrische System ist einfacher als die alten Maßeinheiten, weil verschieden große Einheiten sich immer glatte Zehnerpotenzen von anderen Einheiten sind. Diese Beziehung zwischen den Einheiten führt im Dezimalsystem zu leichten Umrechnungen von einer Einheit zur anderen.
International System of Units
At the end of World War II, a number of different systems of measurement still existed throughout the world. Some of these systems were variations of the metric system, and others were based on the customary inch-pound system of the English-speaking countries. It was recognized that additional steps were needed to promote a worldwide measurement system. As a result the 9th GCPM, in 1948, asked the CIPM to conduct an international study of the measurement needs of the scientific, technical, and educational communities. Based on the findings of this study, the 10th CGPM in 1954 decided that an international system should be derived from six base units to provide for the measurement of temperature and optical radiation in addition to mechanical and electromagnetic quantities. The six base units recommended were the metre, kilogram, second, ampere, Kelvin degree (later renamed the kelvin), and the candela.
In 1960, the 11th CGPM named the system based on the six base quantities the International System of Units, abbreviated SI from the French name: Le Système International d'Unités. The SI metric system is now either obligatory or permissible throughout the world.
Units and Standards of the Metric System
In the early metric system there were two fundamental or base units, the metre and the kilogram, for length and mass. The other units of length and mass, and all units of area, volume, and compound units such as density were derived from these two fundamental units.
The metre was originally intended to be one ten-millionth part of a meridional quadrant of the earth. The Metre of the Archives, the platinum length standard which was the standard for most of the 19th century, at first was supposed to be exactly this fractional part of the quadrant. More refined measurements over the earth's surface showed that this supposition was not correct. In 1889, a new international metric standard of length, the International Prototype Metre, a graduated line standard of platinum-iridium, was selected from a group of bars because precise measurements found it to have the same length as the Metre of the Archives. The metre was then defined as the distance, under specified conditions, between the lines on the International Prototype Metre without reference to any measurements of the earth or to the Metre of the Archives, which it superseded. Advances in science and technology have made it possible to improve the definition of the metre and reduce the uncertainties associated with artifacts. From 1960 to 1983, the metre was defined as the length equal to 1 650 763.73 wavelengths in a vacuum of the radiation corresponding to the transition between the specified energy levels of the krypton 86 atom. Since 1983 the metre has been defined as the length of the path traveled by light in a vacuum during an interval of 1/299 792 458 of a second.
The kilogram, originally defined as the mass of one cubic decimetre of water at the temperature of maximum density, was known as the Kilogram of the Archives. It was replaced after the International Metric Convention in 1875 by the International Prototype Kilogram which became the unit of mass without reference to the mass of a cubic decimetre of water or to the Kilogram of the Archives. Each country that subscribed to the International Metric Convention was assigned one or more copies of the international standards; these are known as National Prototype Metres and Kilograms.
The litre is a unit of capacity or volume. In 1964, the 12th GCPM redefined the litre as being one cubic decimetre. By its previous definition -- the volume occupied, under standard conditions, by a quantity of pure water having a mass of one kilogram -- the litre was larger than the cubic decimetre by 28 parts per 1 000 000. Except for determinations of high precision, this difference is so small as to be of no consequence.
SI includes two classes of units:
- base units for length, mass, time, temperature, electric current, luminous intensity, and amount of substance; and
- derived units for all other quantities (e.g., work, force, power) expressed in terms of the seven base units.
Based on Appendix B of NIST Handbook 44, 2002 Edition. (Since it is a U.S. government publication, it is presumably public domain.)