Sejarah Pengukuran Linier

Semenjak ilmu pengetahuan manusia mulai berkembang, maka pengukuran menjadi hal yang sangat penting dan mendasar. Bahkan mungkin saja pengukuran merupakan ilmu tertua di dunia, hal ini didasarkan bahwa pengetahuan tentang pengukuran menjadi syarat mutlak dalam semua profesi yang berbasis ilmu pengetahuan.

Sejarah mencatat, berbagai bangunan monumental menakjubkan sepanjang sejarah peradaban manusia dihasilkan dengan pengukuran yang sangat teliti. Piramid di Mesir misalnya, bangunan yang sangat masyhur itu beralas kubus dengan jarak nominal 230 meter dengan ketepatan ± 14 mm (sedikit lebih kecil dari kecermatan alat ukur yang dipakai). Bahkan ketepatan kesikuan bangunan  ± 12 detik.

Berikut sekilas sejarah pengukuran yang menggambarkan perjalanan satuan ukuran. Peninggalan berupa bangunan dan tata kota yang terencana menunjukkan pengetahuan di bidang pengukuran telah berkembang dan terstandar.

Mesir

Sekitar 3000 tahun sebelum Masehi, Fir’aun sebagai penguasa Mesir, berkehendak membuat piramid-piramid untuk menunjukkan kebesaran kekuasaannya. Untuk menyukseskan pembangunan piramid-piramid tersebut Fir’aun membuat ukuran yang akan dijadikan sebagai standar panjang semua komponen pembentuk piramid. Ukuran tersebut adalah satuan yang disebut dengan ‘cubit’ atau ‘hasta’ dan dijadikan standar resmi kerajaan. Satu hasta sama dengan panjang lengan Fir’aun dari siku sampai ujung jari tengahnya. Satuan panjang ini kemudian direkam dengan cara ditatah pada batu granit hitam, yang kemudian diperbanyak dengan granit dan kayu yang dibagikan kepada para pekerja. Sebagai ukuran panjang standar kerajaan maka semua orang bisa membuat batang ukuran sesuai dengan standar kerajaan.

Untuk mengukur panjang yang lebih kecil diperlukan subdivisi dari ukuran hasta kerajaan. Meskipun kita mungkin berpikir ada logika tak terhindarkan dalam membagi secara sistematis, ini mengabaikan cara mengukur tumbuh dengan orang mengukur panjang pendek menggunakan bagian lain dari tubuh manusia. Digit adalah unit dasar terkecil, yang luasnya jari. Ada 28 digit dalam satu hasta, 4 digit sama dengan 1 palm, 3 palm (12 digit) sama dengan 1 span kecil, 14 digit (atau satu hasta setengah) sama dengan 1 span besar, 24 digit sama dengan satu hasta kecil, 28 digit sama dengan 1 hasta dan beberapa pengukuran serupa lainnya. Apabila salah satu menginginkan ukuran lebih kecil dari digit, maka untuk ini Mesir menggunakan langkah-langkah terdiri dari pecahan satuan.

Hal ini tidak mengherankan bahwa matematika paling awal yang turun kepada kita, menitikberatkan pada masalah tentang berat dan ukuran. Papirus Mesir, misalnya, berisi metode untuk memecahkan persamaan yang timbul dari masalah tentang berat dan ukuran.

Babilonia

Peradaban selanjutnya yang memiliki standar berat dan sistem ukuran, dan memiliki pengaruh luas adalah Babilonia sekitar 1700 SM. Unit panjang dasar mereka, seperti Mesir, yaitu hasta. Ukuran hasta bangsa Babilon (530 mm), satuan ukuran ini sedikit lebih panjang daripada ukuran hasta Mesir (524 mm). Ukuran hasta bangsa Babilonia disebut Kus. Kus kemudian dibagi menjadi 30 bagian yang disebut shusi (1 kus = 30 shusi). Selain ukuran hasta bangsa Babilon juga memiliki satuan panjang kaki (foot) yang besarnya 2/3 satuan hasta.

  Harappa

Peradaban Harappa (Harappan Civilisation) berkembang di Punjab (dikenal juga dengan Peradaban Lembah Indus) antara 2500 SM sampai 1700 SM. Masyarakat Lembah Indus tampaknya telah mengadopsi sistem yang seragam untuk ukuran berat dan ukuran panjang. Analisa bobot yang ditemukan pada penggalian situs bangsa Harappa menunjukkan bahwa mereka memiliki dua seri yang berbeda, dengan masing-masing angka desimal dikalikan dan dibagi dua. Seri utama memiliki rasio 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 200, dan 500. Beberapa skala untuk pengukuran panjang juga ditemukan selama penggalian. Salah satunya adalah skala unit pengukuran dengan panjang 1,32 inci (3,35 cm) yang disebut sebagai "Indus Inch". Skala ukuran panjang lain yang ditemukan adalah sebatang perunggu yang memiliki tanda di panjang 0,367 inci. Hal ini tentu mengejutkan keakuratan dengan yang skala ini ditandai. Sekarang 100 unit ukuran ini adalah 36,7 inci (93 cm) yang merupakan ukuran panjang sebuah langkah. Pengukuran reruntuhan bangunan yang telah digali menunjukkan bahwa satuan panjang yang akurat telah digunakan oleh Harappans dalam konstruksi mereka. 

Eropa

Sistem pengukuran di Eropa awalnya didasarkan pada ukuran Romawi, yang pada pada mulanya didasarkan kepada sistem ukuran bangsa Yunani. Orang Yunani menggunakan ukuran dasar adalah panjang lebar jari (sekitar 19,3 mm atau 0,76 inchi), dengan 16 jari sama dengan satu kaki, dan 24 jari sama dengan satu hasta Yunani. Satuan panjang Yunani kemungkinan besar berasal dari satuan Mesir dan Babilonia. Perdagangan adalah alasan utama karena pada saat itu pusat perdagangan di Mediterania jatuh ke tangan Yunani. Dan pada sekitar 400 SM Athena merupakan pusat perdagangan dari wilayah yang luas. Kebanyakan perselisihan akan timbul berkaitan dengan bobot dan ukuran barang yang diperdagangkan, dan ada satu set standar tindakan disimpan agar sengketa seperti itu sedapat mungkin diselesaikan secara adil. Ukuran wadah untuk mengukur kacang, kurma, kacang, dan barang-barang seperti lainnya, telah ditetapkan oleh hukum dan jika ditemukan sebuah wadah yang tidak sesuai dengan standar, isinya disita dan wadah akan dihancurkan.

Bangsa Romawi mengadaptasi sistem Yunani. Mereka memiliki ukuran dasar kaki yang terbagi menjadi 12 inci. Bangsa Romawi tidak menggunakan hasta, tetapi, mungkin karena sebagian besar pengukuran basis ukuran mereka berasal dari gerakan, mereka memiliki lima kaki (feet) sama dengan satu langkah (pace). Kemudian 1.000 langkah sama dengan 1 mil Romawi yang cukup dekat dengan satu mil Inggris yang digunakan saat ini. Sistem Romawi kemudian banyak diadopsi dengan variasi lokal, ke seluruh Eropa sebagai penyebaran Kekaisaran Romawi.

Pada awal abad ke-13, kerajaan Inggris mengeluarkan peraturan mengenai satuan berat dan dan satuan panjang. Dalam peraturan tersebut diberikan definisi yang jelas tentang ukuran yang resmi digunakan di wilayah Britania Raya. Peraturan tersebut kemudian dikenal dengan The Magna Charta (1215). Selanjutnya pada masa pemerintahan King Edward I dikenal satuan inchi yang panjangnya sama dengan tiga buah biji jagung yang disusun berjajar.

Meter: Standar Panjang Internasional

Sementara itu di Perancis memiliki lebih dari 250.000 satuan yang berbeda. Diderot dan d'Alembert dalam Encyclopédie mereka sangat menyesali keragaman ukuran tersebut, tetapi tidak melihat solusi yang dapat diterima untuk masalah tersebut. Beberapa ilmuwan Perancis telah mengusulkan sistem ukuran yang seragam setidaknya 100 tahun sebelum Revolusi Perancis. Gabriel Mouton, pada tahun 1670, menyarankan bahwa dunia harus mengadopsi skala pengukuran seragam berdasarkan mille, yang didefinisikan sebagai ukuran panjang satu menit dari busur bumi. Ia mengusulkan bahwa subdivisi desimal harus digunakan untuk menentukan satuan panjang yang lebih pendek. Lalande, seorang astronom perancis, pada bulan April 1789, mengusulkan agar satuan ukuran yang digunakan di Paris harus menjadi yang satuan nasional. Proposal ini telah diajukan kepada Majelis Nasional pada Februari 1790, namun pada bulan Maret saran yang berbeda dibuat. Talleyrand mengajukan kepada Majelis Nasional proposal yang disebut dengan Condorcet, yaitu bahwa suatu sistem pengukuran baru yang diadopsi berdasarkan panjang dari alam. Sistem harus memiliki subdivisi desimal, semua ukuran luas, volume, berat dan lainnya harus dihubungkan ke unit dasar panjang tersebut.

Proposal ini tidak hanya dirancang untuk sistem pengukuran Prancis tetapi untuk merancang sistem pengukuran internasional. Untuk maksud itu maka kesepakatan juga melibatkan dari negara-negara lain. Mulai saat itulah dikenal istilah meter (berasal dari bahasa Yunani ‘metron” yang berarti dimensi), yaitu;

“satu meter adalah sepersepuluh juta dari seperempat keliling bumi, diukur dari kutub utara sampai khatulistiwa yang melalui kota Paris dari Dankirk (pantai utara Perancis) sampai Barcelona (Spanyol)”

Maka pada tahun 1792-1798 dilakukan pengukuran. Dan pada tahun 1799 hasil pengukuran tersebut diwujudkan dengan batang platinum berpenampang segi empat. Karena ukuran meter adalah jarak antara kedua ujung batang tersebut maka dinamakan dengan End-Standard.

Pada tahun 1875 sebuah perusahaan di London (Jhonshon & Matthey) berhasil membuat 30 batang platinum-iridium dengan komposisi yang teliti. Batang tersebut berpenampang X (ukuran 20 x 20 mm, berat 3,3 kg), jika diukur antara garis di kedua ujungnya pada suhu 0°C panjangnya adalah satu meter. Karena menggambarkan jarak antara dua buah garis maka acuan panjang ini disebut juga dengan Line-Standard

Pada tahun 1889 International Committee on Weights and Measures, sebuah badan international untuk pengukuran panjang dan berat, menetapkan line-standard sebagai satu-satunya standar panjang yang sah. Meskipun demikian beberapa pihak merasa berkeberatan dengan berbagai alasan. Salah satu alasan yang memberatkan adalah bagaimana jika suatu saat standar meter ini rusak atau hilang?

Albert Abraham Michelson, seorang ahli fisika Amerika kelahiran Jerman, berhasil mengukur panjang gelombang cahaya. Dengan interferometer ciptaannya Albert Michelson mampu mengukur panjang gelombang spektrum merah yang dipancarkan lampu Cadmium. Maka pada tahun 1906 beberapa ahli dari Perancis (Benoit, Farby & Perrot) berhasil menyempurnakan prosedur pengukuran panjang gelombang cahaya tersebut. Dan pada sidang ke-7 tahun 1927, CGPM (Conference Generale des Poits et Measures) menetapkan definisi meter sebagai:

”satu meter adalah ukuran yang sama dengan 1.552.164,13 kali panjang gelombang spektrum merah dari sumber cahaya lampu berisi gas inert Cadmium yang diukur di atmosfer”

Kemudian pada sidang ke-11 CGPM tahun 1960 disempurnakan dengan:

”satu meter didefinisikan sebanding dengan 1.650.763,73 panjang gelombang yang dipancarkan atom Kripton-86”

Dan pada tahun 1983 didefinisikan ulang dalam laju cahaya. Definisi baru ini menyatakan bahwa:

”satu meter adalah panjang lintasan yang dilalui cahaya (laser helium-neon yang distabilkan dengan iodine) dalam hampa selama interval waktu 1/299.792.458 detik”

Definisi yang terakhir ini dapat berlaku universal karena kecepatan laju cahaya dalam ruang hampa di manapun sama. Kecepatan cahaya juga tidak akan berubah karena pengaruh korosi sebagaimana batang meter yang pernah dibuat.