'N Nuwe standaard definieer die kilogram vanaf Mei 20, 2019. Shutterstock / Piotr Wytrazek
Ons meet altyd die dinge - hoe lank, hoe swaar, hoe warm, ensovoorts - want ons moet vir dinge soos handel, gesondheid en kennis. Maar om seker te maak ons metings vergelyk appels met appels, was 'n uitdaging: hoe om te weet of my kilogram gewig of meter lengte dieselfde is as joune.
Pogings is aangewend om die meeteenhede oor die jare te definieer. Maar Mei 20, 2019 - Internasionale Metrologiedag - sien die voltooi hersiening van daardie standaarde kom in die spel.
Jy sal niks opgemerk het nie - jy sal nie swaarder of ligter wees as die vorige dag nie, want die oorgang is naatloos gemaak.
Net die definisies van die sewe basis eenhede van die SI (Système International d'Unites, of die Internasionale Stelsel van Eenhede) is nou heeltemal anders as gister.
Nuwe definisies van die (SI) standaarde vir die kilogram (kg), meter (m), tweede (s), ampere (A), kelvin (K), mol (mol) en candela (cd). BIPM, CC BY-ND
Hoe ons gebruik het om te meet
Mense was nog altyd in staat om te tel, maar soos ons ontwikkel het, het ons vinnig beweeg om lengte, gewigte en tyd te meet.
Die Egiptiese farao's het veroorsaak dat piramides gebou word gebaseer op die lengte van die koninklike voorarm, bekend as die Royal Cubit. Dit is gehou en afgekondig deur ingenieur priesters wat die standaard onder die pyn van die dood gehandhaaf het.
Metrologie in aksie - weeg die siele van die dooies en die Egiptiese Royal Cubit (die swart staaf). Brynn Hibbert
Maar die el was nie 'n vaste eenheid oor tyd nie - dit was omtrent 'n halwe meter, plus of minus 'n paar tiene millimeter volgens vandag se maatstaf.
Die eerste voorstel vir 'n universele stel desimale maatreëls is gemaak deur John Wilkins, in 1668, dan die Sekretaris van die Royal Society in Londen.
Die impuls om iets prakties te doen, het met die Franse Revolusie gekom. Dit was die Franse wat die eerste standaarde van lengte en massa gedefinieer het, met twee platinumstandaarde wat die meter en die kilogram op Junie 22, 1799, in die Argiewe de la Republique in Parys verteenwoordig.
Ooreenstemmende standaarde
Wetenskaplikes ondersteun die idee, die Duitse wiskundige Carl Friedrich Gauss is veral begeerlik. Verteenwoordigers van 17-lande het bymekaargekom om die Internasionale Stelsel van Eenhede te skep deur die Meter Konvensie verdrag op Mei 20, 1875.
Frankryk, wie se straatkrediet in die Franco-Pruisiese oorlog in beslag geneem het en nie die wetenskaplike mag was nie, het 'n verslaan kasteel in die Bos van Saint-Cloud aangebied as 'n internasionale tuiste vir die nuwe stelsel.
BIPM, die tuiste van die SI. Brynn Hibbert (2012)
Die Pavilion de Breteuil huisves nog steeds die Buro International de Poids et Mesures (BIPM), waar woon die Internasionale Prototipe van die Kilogram (voortaan die Big K) in twee kluise en drie glasklokke.
Die Big K is 'n gepoleerde blok platinum iridium wat gebruik word om die kilogram te definieer, waarna alle kilogramgewigte uiteindelik gemeet word. (Die oorspronklike is slegs drie keer geweeg teen 'n aantal nabye identiese afskrifte.)
Internasionale prototipe van die kilogram (die Big K). Foto met vergunning van die BIPM
Die Britte, wat prominent in die gesprekke was en die platinum-iridium kilogram voorsien het, het geweier om die verdrag tot 1884 te onderteken.
Selfs toe is die nuwe stelsel slegs deur wetenskaplikes gebruik, met die alledaagse lewe gemeet in tradisionele Imperial eenhede soos pond en ons, voete en duim.
Die Verenigde State het die Konvensie die dag onderteken, maar dit het dit nooit eintlik geïmplementeer nie, en het gevolg op sy eie weergawe van die Britse imperiale stelsel, wat dit vandag nog meestal gebruik.
Die VSA het dalk die besluit in 1999 gekruis, toe die Mars-klimaat Orbiter (MCO) het misluk in aksie. Die rapporteer in die voorval, 'n "ongeluk" genoem (wat US $ 193.1 miljoen in 1999 kos), het gesê:
[...] Die oorsaak van die verlies van die MCO-ruimtetuig was die versuim om metrieke eenhede te gebruik in die kodering van 'n grond sagteware lêer, "Small Forces", wat in trajekmodelle gebruik word.
In wese was die ruimtetuig verlore in Mars se atmosfeer, aangesien dit wentelbaan laer as beplan was.
Die nuwe SI definisies
So hoekom is die verandering vandag? Die hoofprobleme met die vorige definisies was, in die geval van die kilogram, hulle was nie stabiel nie en vir die eenheid van elektriese stroom, die ampère, kon nie gerealiseer word nie.
En van weegings teen amptelike afskrifte, dink ons die Big K het stadig massa verloor.
Al die eenhede word nou op 'n algemene manier gedefinieer met behulp van wat die BIPM die "uitdruklik konstant"Formulering.
Die idee is dat ons 'n universele konstante neem - byvoorbeeld die spoed van lig in 'n vakuum - en stel nou van nou af sy numeriese waarde teen ons beste gemeet waarde, sonder onsekerheid.
Die werklikheid is vas, die nommer is vas, en dus word die eenhede nou gedefinieer.
Ons moes dus sewe konstantes vind en seker maak dat alle metings konsekwent is, binne meting onsekerheid, en begin dan die aftelling tot vandag. (Al die tegniese besonderhede is hier beskikbaar.)
Australië het 'n hand gehad om die ronde makroskopiese voorwerp op die Aarde te vorm, 'n silikonbalk wat gebruik word om die Avogadro konstant, die aantal entiteite in 'n vaste hoeveelheid stof. Dit definieer nou die SI-eenheid, mol, wat hoofsaaklik in chemie gebruik word.
Walter Giardini van die National Measurement Institute, Australië, wat 'n silikonbalk besit as deel van die Avogadro-projek. Brynn Hibbert
Van standaard tot artefak
Wat van die Big K - die standaard kilogram? Vandag word dit 'n voorwerp van groot historiese betekenis wat geweeg kan word en die massa sal onsekerheid hê.
Van vandag af word die kilogram gedefinieer met behulp van die Planck-konstante, iets wat nie van kwantumfisika verander nie.
Die uitdaging is egter om hierdie nuwe definisies aan mense te verduidelik - veral nie-wetenskaplikes - sodat hulle verstaan. Om 'n kilogram na 'n metaalblok te vergelyk, is maklik.
Tegnies is 'n kilogram (kg) nou gedefinieer:
[...] deur die vaste numeriese waarde van die Planck-konstante te neem h om 6.626 070 15 × 10 te wees-34 wanneer dit in die eenheid J s uitgedruk word, wat gelyk is aan kg m2 s-1, waar die meter en die tweede gedefinieer word in terme van c en ??Cs.
Oor Die Skrywer
David Brynn Hibbert, Emeritus Professor van Analitiese Chemie, UNSW
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
verwante Boeke
at InnerSelf Market en Amazon
