Ölçmenin ve Ölçü Birimlerinin Tarihi

Prof. Dr. Hasan AMCA
Doğu Akdeniz Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dekanı

Ölçüm, uzunluk veya ağırlık gibi bir büyüklüğün belirlenmesi işlemi veya bu işlemin metre veya kilogram cinsinden sonucudur. İstenilen sonucun hassasiyet derecesine göre ölçme sistemi veya metodu karmaşıklaşabilir. Antik çağlara kadar geri gittiğimizde, 1 metrenin veya 1 milin tam olarak ne kadar uzun olduğu pek de önemli değildi. Önemli olan tek şey, 1 metre veya 1 mil diye tanımlanan uzunluğu gösteren nesnenin, herkes tarafından ortak olarak kullanılması idi. Bir kilogramın tam olarak ne kadar ağır olduğundan çok, 1 kilogram diye tanımlanan nesnenin belirlenmesine yönelik metot veya cihazların herkes tarafından kullanılması idi. Nuh’un zamanından beri kullanılan ve kolumuzun ön kısmının dirsekten orta parmak ucuna kadar olan uzunluğuna dayalı, eski bir uzunluk birimi olan cubit, kolay bulunabilir oluşu ve müsait oluşu nedeniyle yaygın bir şekilde kullanılmakta idi. Buna rağmen sabit bir uzunluk birimi veya standart ölçü birimi olarak kullanılamıyordu.

Günümüzde artık cubit ölçü birimi olarak kullanılmıyor ama cubit’in oluşumundakine benzer bir şekilde oluşan bir çok alışılagelmiş standart ölçü birimleri var. Ölçü birimi olarak ayak, insan ayağının ölçüsünden esinlenerek kabul edilmiştir. Fakat insanların ayak uzunluğu farklı olduğundan, ayak ile ölçülen uzunluklar çoğu zaman 3-4 inç kadar fark etmekte idi. Bu arada bahsedelim, 1 inç olarak kullanılan uzunluk da insanların ayak baş-parmağının genişliği idi. Bu uzunluğun 12 katı da 1 ayak olarak belirlenmişti. Ayak uzunluğunun 3 katı olan mesafe de, insanların burnunun ucundan, uzatılmış kolunun orta parmak ucuna olan mesafe ile ölçülmekte idi. Fathom olarak bilinen ölçü de, iki yarda uzunluğunda, kolları açık insanın orta parmak uzunluğundan diğer orta parmak uzunluğuna olan mesafe idi.

Birkaç bin yıl boyunca uzunluklar bu yöntemle ölçülmekte idi. Bazı medeniyetler ağırlık ve zaman ölçümünde veya arazi sınırlarını belirlemede de bazı birimler kullanmakta idi. Milattan Önce 3000 yılında Mezopotamya’da, Babil şehrinde insanlar terazinin icat edilmesini tetikleyen önemli ilerlemeler kaydetmişler. Babil’liler, terazinin 2 kesesine mal koyarak ölçme yerine, bir keseye standartlaşmış taş, diğer keseye de ölçülecek malları koyarak ölçme yapıyorlarmış. Bugün, dünyanın ilk ağırlık standardı olarak tarihe geçen bu cilalanmış özel taşları müzelerde bulabilirsiniz. Modern İngiliz tarihinde de bu ağırlık birimi kullanılmaya devam etmiş ve standart olarak kullanılan bir taş ağırlığına taş anlamına gelen stone denmiş. Bu ağırlık birimi bazı yerlerde özellikle yün tartmada hala kullanılıyor ve 1 stone tam olarak 16 pound’a denk geliyor. Kasaplar ve balıkçılar ise 1 stone’u, 8 pound olarak kullanıyorlar. Ama İngiliz İmparatorluğunda yasal olarak kullanılan 1 stone ağırlık 14 pound olarak ele alınıyor.

Zaman birimi olarak önceleri dünyanın güneş etrafında dolaşımı gibi referanslar kullanılsa da, teknoloji geliştikçe ve özellikle de yüksek veri hızlarında haberleşme sistemleri yaygınlaştıkça, çok daha detaylı zaman ölçebilen cihazlara gereksinim doğmuştur. Bu gereksinimi sağlamak için de atomik hareketlerin izlenmesine dayalı bir sistem geliştirilmiştir. Evrendeki her atom bir saat gibi çalıştığından, ışığı (yani elektromanyetik ışınları) yutar ve kesin olarak belli frekanslarla tekrar dışarı yayar. Frekans dendiğinde, bir saniyede yayılan dalga sayısı anlatıldığından, dalga sayıları sayılarak zaman kesin olarak belirlenebilir. 1967’den beri, kabul edilmiş uluslararası resmi zaman standardı atomik (sezyum) saate dayalı olan sistemdir. Bir saniye, Sezyum-133 atomlarının özel bir atomik düzenleme sırasında yaydıkları mikrodalga radyasyonun 9162631770 (dokuz milyar, yüz atmış iki milyon, altı yüz otuz bir bin, yedi yüz yetmiş) titreşimi olarak tanımlanır. Bu son derece kesin saat bile kusursuz değildir. Yaklaşık olarak 80 farklı ülkedeki atomik saatlerden farklı ölçümler alınır ve en kararlı saatlerin lehine zamanı ağırlıklı olarak hesaplayarak bir sonuca varılır. Bu yöntemlerle, bir günde saniyenin milyonda birine varan bir kesinlikle zaman ölçümüne ulaşmak mümkündür.

Kesin bir zaman ölçüm metodu geliştirildikten sonra artık mesafeleri de ölçmek için ışık hızı ve zaman ilişkisinde yararlanılmaktadır. Işık saniyede 300 bin kilometre hızla hareket ettiğinden, ışığın belirli bir zaman aralığında kat ettiği mesafe de orantı kurularak kesin olarak hesaplanabilir.

Eski Yunanlılar ve Mısırlılar en küçük ağırlık birimi olarak, o zaman eşit ağırlıkta ve doğru ağırlıkta olduğu Kabul edilen ve İngilizcesi grain olan buğday tanesini kullanmaktaydılar. Bugün bile sınırlı olarak grain standart ağırlık birimi olarak kullanılıyor. Araplar da altın, gümüş ve değerli taşları tartmak için karob denen küçük fasulye tanelerini kullanmaktaydılar. Bugün kullanılan karat kelimesi de buradan gelmektedir. Kabileler ve topluluklar birbirleriyle ticareti geliştirdikçe, bu farklı birimler kargaşa yaratmaya başladılar. Özellikle Romalılar alışverişte kendi birimlerini kullanmakta ısrar ediyorlardı. Bu nedenle uluslararası bir standart ölçü birimi seti arayışı başlamıştı.

İsa’dan sonra 600 yılında Roma İmparatorluğu tarihe karışınca, Avrupa “Karanlık Çağ”a girmiş ve 500-600 yıl boyunca dünya çapında gelişme durmuş, bu nedenle de diğer birçok olay gibi ölçü birimlerinin standartlaşma süreci de duraklamıştır. Magna Charta 13. Yüz yılda imzalandıktan sonra, İngiltere kralı 1. Edward konuya el atmış ve bütün İngiliz Krallığı sınırları içinde standart uzunluk ölçü birimi olarak kullanılmak üzere demirden yapılmış, adına da kolun uzun kemiğinin adı olan demir ulna denen, 1 yarda uzunluğunda bir çubuk hazırlanmasını emretmiş. Kral Edward’a göre ölçü birimleri sabit ve kalıcı olmalıydı ve 1324 yılında, 1 yarda olarak belirlenen demir ulna’nın üçte birine 1 ayak, otuz altıda birine de 1 inç denmesini yasalaştırmıştı.

Magna Carta (Latince: “Büyük Sözleşme”) veya Magna Carta Libertatum (Latince: “Büyük Özgürlükler Sözleşmesi”), 1215 yılında imzalanmış bir İngiliz belgesidir. Günümüzdeki anayasal düzene ulaşana kadar yaşanılan tarihi sürecin en önemli basamaklarından birisidir. Aslen, Papa III. Innocent, Kral John ve baronları arasında, kralın yetkileri hususunu karara bağlamak amacıyla imzalanmıştır. Kralın bazı yetkilerinden feragat etmesini, kanunlara uygun davranmasını ve hukukun kralın arzu ve isteklerinden daha üstün olduğunu kabul etmesini zorunlu kılıyordu.

Vatandaşların özgürlüklerini belirlemekten çok, toplum güçleri arasında bir denge kuran Magna Carta, kralın sonsuz olan yetkilerini din adamları ve halk adına sınırlamıştır. Magna Carta’nın 39. maddesinde yer alan;

“Özgür hiç kimse kendi benzerleri tarafından ülke kanunlarına göre yasal bir şekilde muhakeme edilip hüküm giymeden tutuklanmayacak, hapsedilmeyecek, mal ve mülkünden yoksun bırakılmayacak, kanun dışı ilan edilmeyecek, sürgün edilmeyecek veya hangi şekilde olursa olsun zarara uğratılmayacaktır” maddesi Magna Carta’nın en önemli maddelerinden biridir. Bu madde sayesinde günümüz hukuk sisteminin temelleri atılmıştır.

Avrupa bilimde bazı ilerlemeler sayesinde Karanlık Çağ’dan çıkmaya başlayınca, özellikle ışık ve renk konusundaki yeni fikirleriyle parlayan Sir Isaac Newton, 1670’li yıllarda farkında olmadan yeni ölçü birimi olarak kullanılacak bazı fikirler geliştirmişti. Bu fikirleri değerlendiren bilim insanları, daha sonra interferometry denilen ve milimetrenin milyonda birini kadar hassas ölçüm yapabilen tekniği geliştirdiler.

1700’lü yılların sonunda Napolyon Avrupa’ya hükmederken, bir yandan bilim insanları laboratuarlarda yeni ölçü birimleri oluşturmak için deneyler yapmakta, diğer yandan da tüccarlar ihtiyaçlarını görecek kalıcı ölçü birimlerini uygulamaya koymaya çalışmaktaydılar. Bu arada Fransızlar da metre-kilogram-saniye tabanlı günümüzün Standard ölçü sistemi olan Metrik Sistem’i uyarlamaya çalışmaktadırlar. Metrenin ilk tanımı olarak da Ekvator’dan Kuzey Kutbu’na olan ve Paris üzerinden geçen doğrusal mesafenin on milyonda birini almışlar. Metre’yi temel ölçü birimi olarak geliştirdikten sonra da diğer uzunluk ölçülerini orantılı bir şekilde uyarlamışlar, 1 metreyi de yarda veya inç cinsinden tanımlayarak, 39.37 inç olarak kaydetmişler. Ağırlık birimi olarak da yine Fransızlar gram’ı kullanmışlar, gramın 1000 katı olarak da bugün kullandığımız kilogramı tabii ki. İngilizlerin kullandığı ağırlık birimi olan pound cinsinden de 1kg=2.2 pound olarak tanımlanmış. Benim yaşında ve daha büyük yaşta olanların hatırladığı gibi ayni olayı KKTC’de biz de yaşamıştık. KKTC’de uzun zamandır kullanılmakta olan ağırlık birimi Okka yerine kilogram kullanılmaya başlanmış fakat bu olay günlük hayatımızı pek de etkilememişti.

Fransızlar Metrik Sistem’i adapte etmeye çalışırken, İngilizler ise yarda’yı daha kesin bilimsel metotlarla tanımlamaya çalışıyorlardı. Fransızlar çalışmalarını dünyanın boyutlarının sabit kalışı üzerine dayandırırken, İngilizler ise sarkaç’ın vuruşunun ölçülmesine dayalı bir sisteme dayandırıyorlardı. Bu çalışmalar sonucu İngilizler 1824 yılında, iki ucunda 1 yarda aralıkta sabitlenmiş iki noktada altın düğmeleri olan yeni bir pirinç çubuk yarda ölçü aletini standartlaştırdılar. Bu olayı yasallaştıran kanuna göre, eğer bu çubuk kaybolursa, yenisi Galileo’nun geliştirdiği sarkaç metoduna göre yapılacaktı. Bu yıllarda Amerika’da da İngilizlerin ölçü birimleri ulusal olarak her alanda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştı.

İngilizler ve Fransızlar Amerika’yı kolonileştirmeye başladıklarında, getirdikleri iki farklı ölçü sistemi büyük bir kargaşa yaratmış, kargaşayı çözmek için de 12’lik İngiliz sistemi yerine 10’luk Fransız sisteminin kullanımını yasallaştırmışlar. Buna göre 12 inç tabanlı ayak yerine, 100 santimetre tabanlı metreyi ölçü birimi olarak kullanmaya başlamışlar. Fakat bugün hala kullanımda olan gece ve gündüzün 12 saat olması ve bir günün 12’lik sistem uyarında 24 saat oluşu uyarlanamamıştı. Aslında ölçü birimlerinin farklılığı, kullanılan sayı sistemlerinden kaynaklanıyor. Örneğin, Mısırlılar gün ve geceyi on ikiye bölmüşlerdi. Sümerler 60’lık bir sayı sistemine sahiplerdi ve bu nedenle de saati 60 dakikaya ve dakikayı da 60 saniyeye böldüler. Teknoloji ilerledikçe sayısallaşan dünyada en çok konuşulan rakamlar da artık bilgisayarların anladığı 1 ve 0’lardan oluşan sayısal (digital) dil olduğundan, günümüzde teknoloji ile ilgili terimler de 2’nin katları olan rakamlarla ifade edilmektedir. Örneğin, Internet bağlantı hızından bahsederken 2 Megabit/saniye dediğimizde aslında tam olarak 2 üzeri 11’e denk gelen 2.048 Megabit/saniye hızı ifade etmekteyiz. Bunun gibi bilgisayarımıza hafıza (RAM) takarken 1 Megabayt’tan bahsettiğimizde aslında 2 üzeri 10’a eşit olan 1.024 Megabyte dememiz gerekiyor.

Kullanılan birimler aslında yaşanan olaylar ve sayıların kullanılacağı sosyal-kültürel-teknolojik ortam ile çok yakından ilgilidir. Doğru ölçmenin yapılabilmesi ve doğru sonucun elde edilmesi için ölçü aletleri veya cihazları periyodik olarak kalibre edilmeleri gerekiyor. Kalibre edilmemiş bir cihazla yapılan ölçüm muhtemelen yanlıştır. Piyasada satılan ve yaygın olarak kullanılan cihazların çoğu da kalibre edilmemiş olduklarından dolayı yapılan ölçümler muhtemelen yanlıştır. Buna çok iyi bir örnek verebilirim. DAÜ Kütüphanesinde ortam sıcaklığını ölçmek için bir elektronik termometre kullanılıyor ve sıcaklık ölçülüyor. Ama bu sıcaklığın ille da doğru olduğunun teyit edilmesi gerekiyor. Bu nedenle ikinci bir termometre kullanılıyor, bu defa sonuç farklı çıkıyor. Üçüncü bir termometrenin ölçüm sonucu daha da farklı oluyor. Peki, bu termometrelerin hangisi doğru sıcaklığı ölçüyor nasıl anlarsınız? Eğer başka çareniz yoksa ve illa ki doğruya en yakın ölçmeyi yapmak istiyorsanız, tüm termometrelerin ölçtüğü sıcaklığın aritmetik ortalama değeri (3 termometrenin ölçümünün toplamının üçe bölümü) en doğru sıcaklık olarak alınabilir. Bu sıkça kullanılan bir metottur.