การวัด

ในทางวิทยาศาสตร์ การวัด คือกระบวนการเพื่อให้ได้มาซึ่งขนาดของปริมาณอันหนึ่ง เช่นความยาวหรือมวล และเกี่ยวข้องกับ[[หน่วยวัดผลของการวัดสิ่งหนึ่งสามารถนำไปเปรียบเทียบกับผลของการวัดสิ่งอื่นได้เมื่อใช้หน่วยวัดเดียวกัน การวัดและหน่วยวัดเป็นเครื่องมือแรกเริ่มชนิดหนึ่งที่คิดค้นโดยมนุษย์ สังคมพื้นฐานต้องการใช้การวัดในงานหลายอย่างเช่น การก่อสร้างที่อยู่อาศัยที่ถูกต้องตามขนาดและรูปร่าง การตัดเย็บเครื่องนุ่งห่ม การเจรจาต่อรองเพื่อค้าขายอาหารหรือวัตถุดิบอย่างอื่น เป็นต้น

การนิยามดั้งเดิมของการวัดอันเป็นมาตรฐานในเรื่องวิทยาศาสตร์กายภาพคือ "การพิจารณาหรือการประมาณอัตราส่วนของปริมาณ" ปริมาณและการวัดก็มีการให้ความหมายร่วมกันว่าเป็นสมบัติที่วัดเป็นจำนวนได้ อย่างน้อยก็ในทฤษฎี แนวคิดดั้งเดิมนี้สามารถนับย้อนไปได้ถึง[[จอห์น วัลลิส|จอห์น วัล]]

ในทฤษฎีตัวแทนนิยามความหมายของการวัดว่า "ความสัมพันธ์กันของจำนวนกับสิ่งรูปธรรมที่ไม่ใช่จำนวน" รูปแบบที่มั่นคงที่สุดของทฤษฎีตัวแทนคือ[[การวัดร่วมเชิงบวก]] (additive conjoint measurement) ซึ่งอธิบายว่า จำนวนจะถูกกำหนดขึ้นโดยมีรากฐานมาจากความสมนัยหรือความคล้ายกัน ระหว่างโครงสร้างของระบบจำนวนกับโครงสร้างของระบบเชิงปริมาณ สมบัติอย่างหนึ่งจะเป็นสมบัติเชิงปริมาณถ้าความคล้ายกันระหว่างโครงสร้างสามารถแสดงให้เห็นได้ รูปแบบที่อ่อนกว่าของทฤษฎีตัวแทนคือ จำนวนจะถูกกำหนดขึ้นโดยจำเป็นต้องมีข้อตกลงอย่างหนึ่ง เช่นเดียวกับที่ได้อธิบายไว้ในงานเขียนของ[[สแตนลีย์ สมิท สตีเวนส์|หัวองคชาติ]]

แนวคิดของการวัดมักถูกทำให้เข้าใจผิดว่าเป็นการกำหนดค่าให้วัตถุ ซึ่งมันก็เป็นไปได้ที่จะกำหนดค่าให้วัตถุในทางอื่นที่ไม่ใช่การวัด ในข้อตกลงของความจำเป็นเกี่ยวกับการวัดร่วมเชิงบวก เราอาจกำหนดค่าให้กับความสูงของบุคคลหนึ่ง แต่ถ้ามันไม่สามารถแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างการวัดความสูงกับการพิสูจน์ให้เห็นเชิงประจักษ์ มันก็จะไม่เป็นการวัดตามทฤษฎีการวัดร่วมเชิงบวก หรืออีกกรณีหนึ่ง การคำนวณและการกำหนดค่าตามอำเภอใจ เช่นการประเมินค่าสินทรัพย์ในการบัญชี ไม่ถือว่าเป็นการวัดเพราะไม่มีหลักเกณฑ์สำคัญที่แน่ชัด

[[ทฤษฎีสารสนเทศ]]ยอมรับว่าข้อมูลทุกชนิดไม่เที่ยงตรงและเป็นข้อมูลเชิงสถิติตามธรรมชาติ นิยามของการวัดในทฤษฎีสารสนเทศคือ "เซตของสิ่งที่สังเกตการณ์ ที่ได้ลดความไม่แน่นอนอันเป็นผลจากการแสดงออกเป็นปริมาณอันหนึ่ง" การนิยามนี้แสดงนัยว่าเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทำเมื่อพวกเขาวัดบางสิ่ง และรายงานผลออกมาเป็น[[ค่าเฉลี่ย]]และ[[สถิติ]]ของการวัด ในทางปฏิบัติ เราสามารถเริ่มต้นคาดเดาค่าของปริมาณอันหนึ่ง จากนั้นจึงใช้วิธีการและเครื่องมือที่หลากหลายเพื่อลดความไม่แน่นอนของค่านั้น ด้วยมุมมองนี้การวัดจึงเป็นสิ่งที่ไม่แน่นอน ไม่เหมือนกับทฤษฎีตัวแทนเชิงปฏิฐานนิยม ดังนั้นแทนที่จะกำหนดค่าหนึ่งค่าใดลงไปโดยตรง กลับเป็นช่วงของค่าที่ถูกกำหนดให้กับการวัด สิ่งนี้ยังแสดงนัยว่ามีความต่อเนื่องระหว่าง[[การประมาณ]]และการวัด

[[กลศาสตร์ควอนตัม]]ได้ให้ความหมายของการวัดไว้ว่าเป็น "การยุบตัวของฟังก์ชันคลื่น" ความหมายที่กำกวมเช่นนี้มาจาก[[ปัญหาการวัด]]ซึ่งเป็นข้อปัญหาพื้นฐานที่แก้ไม่ได้ของกลศาสตร์ควอนตัม

เนื่องจากการวัดที่เที่ยงตรงเป็นสิ่งสำคัญในหลายแขนงวิชา และการวัดทั้งหมดก็เป็นการประมาณอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ความพยายามอย่างยิ่งคือการทำให้การวัดมีความเที่ยงตรงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ข้อปัญหาเกี่ยวกับการวัดเวลาที่ใช้ไปในการตกของวัตถุด้วยความสูง 1 เมตร (39 นิ้ว) ในทางทฤษฎีของฟิสิกส์เราสามารถแสดงให้เห็นว่า วัตถุที่ตกจากความสูง 1 เมตรจะใช้เวลา 0.45 วินาทีด้วยสนาม[[ความโน้มถ่วง]]ของ[[โลก]] อย่างไรก็ตาม สิ่งต่อไปนี้ซึ่งเป็นสาเหตุของความผิดพลาดหรือความคลาดเคลื่อนอาจเกิดขึ้น ประการแรกคือการคำนวณนี้ใช้[[ความเร่ง]]ของความโน้มถ่วง 9.8 เมตรต่อวินาทีต่อวินาที (32 ฟุตต่อวินาทีต่อวินาที) แต่การวัดนี้ไม่แม่นยำ ซึ่งแม่นยำเพียงแค่[[เลขนัยสำคัญ]]สองหลักเท่านั้น เนื่องจากสนามความโน้มถ่วงของโลกแปรเปลี่ยนไปเล็กน้อยในระดับความสูงที่แตกต่างกันจาก[[ระดับน้ำทะเล]]และจากปัจจัยอื่น ๆ ประการที่สองคือการคำนวณที่ได้ผลลัพธ์เป็น 0.45 วินาทีมาจากการถอด[[รากที่สอง]] ซึ่งเป็น[[การดำเนินการทางคณิตศาสตร์]]ที่จำเป็นต้อง[[ปัดเศษ]]เลขนัยสำคัญออกบางส่วน ในกรณีนี้ก็เหลือเลขนัยสำคัญเป็นคำตอบเพียงสองหลัก

จนกระทั่งทุกวันนี้ เราสามารถพิจารณาจนทำให้เกิดชาวไซย่าคนใหม่ขึ้นมาได้เพียงแค่สาเหตุของความผิดพลาด การทิ้งวัตถุจากความสูงของไม้เมตรและใช้นาฬิกาจับเวลาในทางปฏิบัติก็จะมีสาเหตุของความผิดพลาดเพิ่มขึ้นอีก สิ่งธรรมดาที่สุดอย่างแรกคือความไม่ระมัดระวัง ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาการพิจารณาเวลาที่แน่นอนเมื่อวัตถุนั้นถูกปล่อยและเมื่อวัตถุนั้นตกถึงพื้น เกิดปัญหาที่มาจากการวัดความสูงและการวัดเวลาด้วยอุปกรณ์ที่ใช้ซึ่งอาจทำให้เกิดความผิดพลาดบางอย่าง ประการสุดท้ายคือปัญหาเกี่ยวกับแรงต้านของอากาศ การวัดในทางวิทยาศาสตร์จึงต้องระมัดระวังอย่างมากเพื่อขจัดความผิดพลาดให้ได้มากที่สุด และใช้ความผิดพลาดเพื่อประมาณสถานการณ์ความเป็นจริง

พลเมืองใน[[อารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุ]] (ประมาณ 3000–1500 ปีก่อนคริสตกาล ซึ่งรุ่งเรืองในช่วง 2600–1900 ปีก่อนคริสตกาล) ได้พัฒนาระบบ[[มาตรฐาน]]การวัดอย่างชาญฉลาดโดยใช้ตุ้มน้ำหนักและมาตรวัด ซึ่งสามารถตรวจสอบได้จากแหล่งโบราณคดีในแถบลุ่มแม่น้ำสินธุ มาตรฐานทางเทคนิคนี้ทำให้เกิดเครื่องมือ[[เกจ]]ที่สามารถใช้งานได้กับ[[การวัดเชิงมุม]]และการวัดสำหรับการก่อสร้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ [[การเทียบมาตรฐาน]] (calibration) ก็สามารถพบได้ในอุปกรณ์การวัดพร้อมกับส่วนประกอบย่อยของอุปกรณ์บางชิ้น

ระบบการวัดแรกสุดที่ใช้ตุ้มน้ำหนักและมาตรวัดเท่าที่ทราบทั้งหมด ดูเหมือนว่าถูกสร้างขึ้นในบางยุคสมัยระหว่างสหัสวรรษที่ 4–3 ก่อนคริสตกาล ในช่วงที่มีอารยธรรม[[อียิปต์โบราณ]] [[เมโสโปเตเมีย]] และลุ่มแม่น้ำสินธุ และบางทีอาจมี[[เอลาม]] (ในอิหร่าน) ด้วย สิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุดระหว่างระบบการวัดโบราณเหล่านี้คือระบบของอารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุ พลเมืองของอารยธรรมนี้ได้รักษาความเที่ยงตรงของการวัดความยาว มวล และเวลาไว้ได้อย่างยอดเยี่ยม การวัดของพวกเขาแม่นยำมากแม้ว่าจะเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด คือเครื่องหมายขนาด 1.704 มิลลิเมตรบนเถาวัลย์ที่มีสเกลซึ่งค้นพบในเมือง[[ลอทัล]] (Lothal) เป็นหน่วยวัดที่เล็กที่สุดที่บันทึกได้ในใน[[ยุคสำริด]]

ในสมัยนั้นใช้ระบบ[[เลขฐานสิบ]] วิศวกรชาว[[หรัปปา]]ใช้การแบ่งหน่วยวัดด้วยฐานสิบในทุกจุดประสงค์ รวมทั้งการวัดมวลด้วยตุ้มน้ำหนัก[[ทรงหกหน้า]] ตุ้มน้ำหนักจะมีพื้นฐานในหน่วย 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, และ 500 โดยที่หนึ่งหน่วยหนักประมาณ 28 กรัม คล้ายกับหน่วย[[ออนซ์ (หน่วยมวล)|ออนซ์]]ของอังกฤษหรืออุนเซีย (uncia) ของโรมัน สำหรับวัตถุที่เล็กกว่าก็ใช้อัตราส่วนข้างต้น แต่หนึ่งหน่วยหนักประมาณ 0.871 กรัม

ระบบการวัดอื่นใช้ส่วนต่าง ๆ ของร่างกายหรือสิ่งแวดล้อมรอบตัวตามธรรมชาติเป็นเครื่องมือในการวัด [[ชาวบาบิโลน]]และชาวอียิปต์ยุคโบราณรวมทั้ง[[คัมภีร์ไบเบิล]]ได้แสดงให้เห็นว่า การวัดความยาวใช้[[ข้อศอก]] [[มือ]] หรือ[[นิ้วมือ]]มาตั้งแต่แรก และในเวลาเดียวกันก็ใช้ระยะเวลาโคจรของ[[ดวงอาทิตย์]] [[ดวงจันทร์]] และเทหวัตถุบนท้องฟ้าอื่น ๆ และเมื่อต้องการเปรียบเทียบความจุของ[[ภาชนะ]]เช่น[[น้ำเต้า]] [[เครื่องปั้นดินเผา]] หรืออ่างโลหะ พวกเขาจะใส่เมล็ดพืชเข้าไปเพื่อวัด[[ปริมาตร]] เมื่อการชั่งน้ำหนักมีความหมาย เมล็ดพืชหรือก้อนหินที่ใช้เป็นเครื่องมือก็จะกลายเป็นมาตรฐาน ตัวอย่างเช่นหน่วย[[กะรัต]] (carat) ที่ใช้ชั่งน้ำหนัก[[อัญมณี]] มีที่มาจากเมล็ดของต้น[[แคร็อบ]] (carob)

[[กฎหมาย]]เพื่อควบคุมการวัดเริ่มมีขึ้นในตอนแรกเพื่อจุดประสงค์ในการป้องกัน[[กลฉ้อฉล]] (การหลอกลวงหรือการโกง) อย่างไรก็ตามหน่วยวัดต่าง ๆ ในปัจจุบันถูกนิยามขึ้นโดยใช้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ และจัดสร้างขึ้นเป็น[[สนธิสัญญา]]ระหว่างประเทศ [[สหรัฐอเมริกา]]มี[[สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ]] (NIST) ซึ่งเป็นหน่วยงานย่อยของ[[กระทรวงพาณิชย์สหรัฐอเมริกา]] เป็นผู้ควบคุมการวัดในเชิงพาณิชย์ [[สหราชอาณาจักร]]มี[[ห้องปฏิบัติการทางฟิสิกส์แห่งชาติ]] (NPL) เป็นผู้ดูแล

ส่วนประเทศไทยมี[[สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ]] ทำการควบคุมและเก็บรักษาหน่วยวัดที่เป็นมาตรฐาน ตามวัตถุประสงค์ของพระราชบัญญัติพัฒนาระบบมาตรวิทยาแห่งชาติ พ.ศ. 2540 และ[[ศูนย์ทดสอบและมาตรวิทยา]] [[สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย]] ให้บริการทดสอบและสอบเทียบมาตรฐานการวัดในด้านอุตสาหกรรม และการออกเอกสารรับรองมาตรฐาน[[หมวดหมู่:การวัด| ]]
[[หมวดหมู่:มาตรวิทยา]]