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माप विज्ञान या मापिकी, माप का वैज्ञानिक अध्ययन है।[1] यह मानवीय गतिविधियों को जोड़ने में महत्वपूर्ण इकाइयों की एक सामान्य समझ स्थापित करता है।[2] फ्रांस में इकाइयों को मानकीकृत करने के लिए फ्रांसीसी क्रांति की राजनीतिक प्रेरणा में ही आधुनिक माप विज्ञान का मूल निहित है, जब प्राकृतिक स्रोत से लिया गया लंबाई का एक मानक प्रस्तावित किया गया था। इससे वर्ष 1795 में दशमलव-आधारित मीटर प्रणाली का निर्माण हुआ, जिसने अन्य प्रकार के मापों के लिए मानकों का एक सुव्यवस्थित समूह स्थापित किया। कई अन्य देशों ने वर्ष 1795 और 1875 के बीच मीटर प्रणाली को अपनाया; अंतर्राष्ट्रीय भार और उपाय ब्यूरो (बीआईपीएम) की स्थापना देशों के बीच अनुरूपता सुनिश्चित करने के लिए मीटर सम्मेलन द्वारा की गई थी।[3][4] यह 11वें भार और माप पर आम सम्मेलन (सीजीपीएम) में एक प्रस्ताव के परिणामस्वरूप इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) के रूप में विकसित हुआ है।[5]
माप विज्ञान को तीन बुनियादी अतिव्यापी गतिविधियों में विभाजित किया गया है:[6][6]
- माप की इकाइयों की परिभाषा
- व्यवहार में माप की इन इकाइयों की प्राप्ति
- पता लगाने की क्षमता-संदर्भ मानकों के अभ्यास में किए गए मापों को जोड़ना
इन अतिव्यापी गतिविधियों का उपयोग माप विज्ञान के तीन बुनियादी उप-क्षेत्रों द्वारा अलग-अलग कोटि में किया जाता है:[7]
- माप की इकाइयों की स्थापना से संबंधित वैज्ञानिक या मौलिक माप विज्ञान
- अनुप्रयुक्त, तकनीकी या औद्योगिक माप विज्ञान- समाज में विनिर्माण और अन्य प्रक्रियाओं के लिए माप का अनुप्रयोग
- कानूनी माप विज्ञान, माप उपकरणों और माप के तरीकों के लिए विनियमन और वैधानिक आवश्यकताओं को सम्मिलित करता है
प्रत्येक देश में प्रयोगशालाओं, अंशांकन सुविधाओं और मान्यता निकायों के एक जालतंत्र के रूप में एक राष्ट्रीय माप प्रणाली (एनएमएस) मौजूद है, जो माप विज्ञान के बुनियादी ढांचे को प्रयुक्त करने और बनाए रखने का कार्य करती है।[8][9] राष्ट्रीय माप प्रणाली किसी देश की मापन विधि और अंतर्राष्ट्रीय समुदाय द्वारा उसकी मान्यता को प्रभावित करती है, जिसका उसके समाज (अर्थशास्त्र, ऊर्जा, पर्यावरण, स्वास्थ्य, विनिर्माण, उद्योग और उपभोक्ता विश्वास सहित) में व्यापक प्रभाव पड़ता है।[10][11] व्यापार और अर्थव्यवस्था पर माप विज्ञान के प्रभाव कुछ सबसे आसान-अवलोकन सामाजिक प्रभाव हैं। निष्पक्ष व्यापार को सुविधाजनक बनाने के लिए माप की एक सहमत प्रणाली का होना अति-आवश्यक है।[11]
इतिहास
मापन-क्षमता एकल रूप में अपर्याप्त है; अतः मापन के सार्थक होने के लिए मानकीकरण महत्वपूर्ण है।[12] स्थायी मानक का पहला रिकॉर्ड 2900 ईसा पूर्व में था, जब मिस्र की शाही नाप को काले ग्रेनाइट से उकेरा गया था।[12] इस नाप को फिरौन के अग्रभाग की लंबाई और उसके हाथ की चौड़ाई के रूप में घोषित किया गया था, और इसके प्रतिचित्रित मानक निर्माणकर्ताओं को प्रदान किये गये थे।[3] एक मानकीकृत लंबाई की सफलता गिज़ा पिरामिड समूह के निर्माण के लिए उनके आधारों की लंबाई में 0.05 प्रतिशत से अधिक के अंतर से संकेतित होती है।[12]
अन्य सभ्यताओं ने रोमन और ग्रीक वास्तुकला के साथ माप की अलग-अलग प्रणालियों पर आधारित सामान्यतः स्वीकृत माप मानकों का निर्माण किया।[12] साम्राज्यों के पतन और उसके बाद के अंधकार युग ने अत्यधिक माप ज्ञान और मानकीकरण को खो दिया। माप की स्थानीय प्रणालियों के सामान्य होने पर भी कई स्थानीय प्रणालियों के असंगत होने के कारण तुलना करना कठिन था।[12] इंग्लैंड ने वर्ष 1196 में लंबाई की माप हेतु मानक बनाने के लिए माप के आकार की स्थापना की, और वर्ष 1215 के मैग्ना कार्टा में वाइन और बीयर के मापन के लिए एक खंड सम्मिलित था।[13]
आधुनिक माप विज्ञान का मूल फ्रांसीसी क्रांति में निहित हैं। पूरे फ्रांस में इकाइयों में सामंजस्य स्थापित करने के लिए एक राजनीतिक प्रेरणा के साथ प्राकृतिक स्रोत पर आधारित एक लंबाई मानक प्रस्तावित किया गया था।[12] मीटर इकाई को मार्च 1791 में परिभाषित किया गया था।[4] इसने वर्ष 1795 में दशमलव-आधारित मीटर प्रणाली का निर्माण किया, और अन्य प्रकार के मापों के लिए मानक स्थापित किए। कई अन्य देशों ने वर्ष 1795 और 1875 के बीच मीटर प्रणाली को अपनाया; मीटर सम्मेलन द्वारा अंतर्राष्ट्रीय वज़न और माप ब्यूरो (French: अंतर्राष्ट्रीय बाट और माप ब्यूरो, या बीआईपीएम) का गठन अंतर्राष्ट्रीय अनुरूपता को सुनिश्चित करने के लिए किया गया था।[3] हालांकि बीआईपीएम का मूल उद्देश्य माप की इकाइयों के लिए अंतरराष्ट्रीय मानकों का निर्माण करना और अनुरूपता सुनिश्चित करने के लिए उन्हें राष्ट्रीय मानकों से जोड़ना था, इसका दायरा विद्युत और प्रकाश-मापन इकाइयों और आयनकारी विकिरण माप मानकों को सम्मिलित करने के लिए व्यापक हो गया है।[4] तौल और माप के 11वें सामान्य सम्मेलन (सीजीपीएम) में एक प्रस्ताव के परिणामस्वरूप वर्ष 1960 में मीटर प्रणाली का आधुनिकीकरण इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) के निर्माण के साथ किया गया था।[5]
उप-क्षेत्र
अंतर्राष्ट्रीय भार और माप ब्यूरो (बीआईपीएम) द्वारा माप विज्ञान को "विज्ञान और प्रौद्योगिकी के किसी भी क्षेत्र में अनिश्चितता के किसी भी स्तर पर प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक निर्धारण दोनों को अपनाते हुए माप के विज्ञान" के रूप में परिभाषित किया गया हैं।[14] यह मानव गतिविधि के लिए महत्वपूर्ण इकाइयों की एक सामान्य समझ स्थापित करता है।[2] माप विज्ञान एक व्यापक पहुंच वाला क्षेत्र है, लेकिन इसे तीन बुनियादी गतिविधियों, माप की अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर स्वीकृत इकाइयों की परिभाषा, व्यवहार में माप की इन इकाइयों की प्राप्ति और पता लगाने की क्षमता की श्रृंखलाओं का अनुप्रयोग (माप को संदर्भ मानकों से जोड़ना) के माध्यम से संक्षेपित किया जा सकता है।[2][7] ये अवधारणायें माप विज्ञान के तीन मुख्य क्षेत्रों में अलग-अलग कोटि में प्रयुक्त होती हैं: वैज्ञानिक माप विज्ञान; अनुप्रयुक्त, तकनीकी या औद्योगिक माप विज्ञान और कानूनी माप विज्ञान।[7]
वैज्ञानिक माप विज्ञान
वैज्ञानिक माप विज्ञान का सम्बन्ध, माप की इकाइयों की स्थापना, नई माप विधियों के विकास, माप मानकों की प्राप्ति और एक समाज में पता लगाने की क्षमताओं का इन मानकों से उपयोगकर्ताओं तक हस्तांतरण से है।[2][3] इस प्रकार के माप विज्ञान को माप विज्ञान का शीर्ष स्तर माना जाता है, जो सटीकता के उच्चतम स्तर की प्राप्ति के लिए प्रयासरत रहता है।[2] बीआईपीएम विश्व भर के संस्थानों के माप-वैज्ञानिक अंशांकन और माप क्षमताओं का एक डेटाबेस रखता है। गतिविधियों की समकक्ष-समीक्षा वाले ये संस्थान माप-वैज्ञानिक अनुरेखण क्षमता के लिए मौलिक संदर्भ बिंदु प्रदान करते हैं। बीआईपीएम ने माप के क्षेत्र में माप विज्ञान के नौ क्षेत्रों की पहचान की है, जिनमें ध्वनिकी, बिजली और चुंबकत्व, लंबाई, द्रव्यमान और संबंधित मात्रा, प्रकाश-मापन और रेडियो-मापन, आयनकारी विकिरण, समय और आवृत्ति, तापमापन और रसायन शास्त्र सम्मिलित हैं।[15]
कोई भी भौतिक वस्तु मई 2019 तक आधार इकाइयों को परिभाषित नहीं करती है।[16] आधार इकाइयों के परिवर्तन में प्रेरणा, संपूर्ण प्रणाली को भौतिक स्थिरांकों से व्युत्पन्न करने योग्य बनाना है, जिसके लिए प्रोटोटाइप किलोग्राम को हटाने की आवश्यकता होती है क्योंकि यह इकाई परिभाषाओं पर निर्भर अंतिम कलाकृति है।[17] वैज्ञानिक माप विज्ञान, इकाइयों की इस पुनर्परिभाषा में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है क्योंकि आधार इकाइयों की सटीक परिभाषा के लिए भौतिक स्थिरांक के सटीक मापन की आवश्यकता होती है। एक कलाकृति के बिना एक किलोग्राम के मूल्य को फिर से परिभाषित करने के लिए प्लैंक स्थिरांक का मान बीस भाग प्रति अरब होना चाहिए।[18] वैज्ञानिक माप विज्ञान ने किबल संतुलन और अवोगैड्रो परियोजना के विकास के माध्यम से किलोग्राम के पुनर्निर्धारण की अनुमति देने के लिए कम अनिश्चितता के साथ प्लैंक स्थिरांक का एक मूल्य उत्पन्न किया है।[17]
अनुप्रयुक्त, तकनीकी या औद्योगिक माप विज्ञान
अनुप्रयुक्त, तकनीकी या औद्योगिक माप विज्ञान का सम्बन्ध, माप उपकरणों की उपयुक्तता, उनके अंशांकन और गुणवत्ता नियंत्रण के सुनिश्चितीकरण, निर्माण और अन्य प्रक्रियाओं एवं समाज में उनके उपयोग के लिए माप के अनुप्रयोग से है।[2] उद्योगों में अच्छे मापन का उत्पादन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अंतिम उत्पाद के मूल्य और गुणवत्ता को प्रभावित करता है, और उत्पादन लागत पर 10-15% प्रभाव डालता है।[7] यद्यपि माप विज्ञान के इस क्षेत्र