Koordinoitu mittausjärjestelmä on yksi ihmiskunnan suurimmista saavutuksista – meidän on pysyttävä siinä – Fysiikan maailma

Koordinoitu mittausjärjestelmä on yksi ihmiskunnan suurimmista saavutuksista – meidän on pysyttävä siinä – Fysiikan maailma

Aikaleima: 19. toukokuuta 2023 klo 10

Steven Judge väittää, että olisi väärin, jos maat palaisivat keisarillisiin toimenpiteisiin

hedelmä- ja vihanneskoju Borough Marketissa Lontoossa
Tasapainotus Kahta mittajärjestelmää – imperiaalista ja metristä – käytetään usein yhdessä Yhdistyneen kuningaskunnan myymälöissä. (Kohtelias: iStock)

Kun olin peruskoulussa 1960-luvulla, mittaukset tehtiin perinteisillä eli keisarillisilla mittayksiköillä. Unssi, punta, kivi, tuuma, jalka ja niin edelleen yhdistettiin 3, 4, 12, 14, 16 ja…1760 kerrannaisiksi (yksi mailia on 1760 jaardia), ja niillä oli usein outoja määritelmiä. Esimerkiksi vaopituus sai alkunsa siitä pituudesta, jonka härävetoinen aura pystyi peittämään, eli 220 jaardia.

Vuodesta 1974 eteenpäin tapahtui tervetullut muutos, kun siitä tuli pakollinen Ison-Britannian kouluissa metristen yksiköiden opettaminen – järkevä mittausjärjestelmä, joka perustuu 10:n kerrannaisiin. Eri yksiköiden outo sanasto korvattiin etuliitteillä, jotka olivat samat mittasitpa pituutta, aikaa, massaa tai radioaktiivisuutta. Se on yksinkertainen järjestelmä, joka toimii hyvin pienestä erittäin suuriin.

Tästä konseptista voimme kiittää Northamptonshiressa syntynyttä pappia ja luonnonfilosofia Pastori John Wilkins (1614-1672). Yksi sukupolvensa suurimmista ajattelijoista, hän ehdotti vuonna 1668 mittausjärjestelmää, joka perustuu yleiseen pituusstandardiin ja desimaalijärjestelmään. Se oli yksi ensimmäisistä konkreettisista ehdotuksista metristä mittausjärjestelmää varten.

Hänen ajatuksiaan ei otettu heti käyttöön, mutta Wilkins tiesi, että Saarnaajan sanojen mukaan jokaisella asialla on aikansa taivaan alla. Metrijärjestelmälle tuo aika oli Ranskan vallankumous. Mittaukset Ranskassa 18-luvulla olivat olleet sekaisin, ja sadat paikalliset järjestelmät johtivat lukemattomiin petoksiin. Kohtuulliset painot ja mitat olivat yksi vallankumouksellisten vaatimuksista.

Itse asiassa vuonna 1790 Talleyrand, Autunin piispa otti yhteyttä Britannian parlamenttiin ehdottaakseen yhtenäisen mittausjärjestelmän käyttöönottoa. Ison-Britannian parlamentti hylkäsi tämän oletetun anglo-ranskalaisen yhteistyön, mutta ranskalaiset ponnisteli kuitenkin eteenpäin. Uuden metrijärjestelmän edut olivat selvät ja 20. toukokuuta 1875 allekirjoitettiin kansainvälinen sopimus – mittarisopimus –, joka perusti mittausjärjestelmän.

Kokouksessa perustettiin myös Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto (BIPM) koordinoimaan uutta järjestelmää. Yksi sen ensimmäisistä töistä oli rakentaa standardikilo – metalliesine, joka toimisi maailman vertailupisteenä. Maat säilyttäisivät kopion esineestä, jolloin teollisuus voisi verrata painoaan kopioon. Standardikilon rakentaminen osoittautui vaikeaksi, ja itse asiassa brittiläinen insinööritoimisto, Johnson Matthey, sai tehtäväkseen auttaa. Ensimmäinen standardikilo, joka tunnetaan nimellä Kansainvälinen prototyyppikilo, on BIPM:ssä tähän päivään asti.

Silti metrijärjestelmä – tunnetaan nimellä Système International d'Unités tai yksinkertaisesti "SI" – piti laajentaa vastaamaan teollisuuden tarpeisiin. Havaittiin, että tarvittiin vain seitsemän perusyksikköä (massa, pituus, aika, sähkövirta, lämpötila, valovoima ja aineen määrä); kaikki muu voitaisiin ilmaista näillä yksiköillä. Standardiyksiköiden toteuttamiseksi kehitettiin menetelmiä, jotka perustuivat vain taustalla olevaan fysiikkaan.

Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen tulisi ymmärtää, että metrijärjestelmällä on vahvat brittiläiset juuret, ja sen pitäisi kiittää brittiläisten tiedemiesten panosta sen sijaan, että se pitäisi sitä "vieraana" 

Vaikka kiloa oli sittemmin vaikea korvata, brittitieteilijä Bryan Kibble auttoi löytämään ratkaisun. Perustuu osoitteessa Kansallinen fysikaalinen laboratorio Teddingtonissa, Isossa-Britanniassa, hän kehitti nerokkaan tasapainon, joka yhdisti massan mittauksen kelassa olevan sähkövirran tuottamaan voimaan ja siten Planckin vakioon. Vakiokilo saattoi vetäytyä sulavasti ja 20 alkaen kaikki mittaukset perustuivat luontoa kuvaaviin vakioihin. Wilkinsin visio oli toteutunut.

"Mittamaton typeryys"

Mainitsen tämän kaiken, koska huomenna, 20. toukokuuta 2023, merkitsee Maailman metrologian päivä. Se juhlii mittarisopimuksen allekirjoittamisen vuosipäivää, jonka Iso-Britannia allekirjoitti vuonna 1884, koska se laillisti metrijärjestelmän käytön useita vuosia aiemmin. Tämän vuoden teemana on metrologia tukemaan maailmanlaajuista elintarvikejärjestelmää. Tämä sisältää nopeat massamittaukset sen varmistamiseksi, että valmiiksi pakatut elintarvikkeet on merkitty oikein, arvokkaiden elintarvikkeiden (kuten hunaja) isotooppisen koostumuksen määrittäminen niiden alkuperän varmistamiseksi ja kemiallisen tai biologisen saastumisen havaitseminen.

Metrijärjestelmän menestyksestä huolimatta Yhdistyneessä kuningaskunnassa on edelleen joitain poliitikkoja, jotka tällä Brexitin jälkeisellä aikakaudella todella harkitsevat, olisiko kauppojen parempi palata keisarillisiin yksiköihin. Jopa hallitus suoritti kyselyn mittaamaan yleistä mielipidettä paluusta historiallisiin painoihin ja mittoihin, jotka saivat yli 100,000 XNUMX vastausta. Nykyinen lainsäädäntö sallii kuitenkin jo nyt myymälöiden käyttää perinteisiä yksiköitä, kunhan myös metriset yksiköt ovat esillä.

Vanhojen yksiköiden käyttämisessä SI:n rinnalla ei tietenkään ole mitään väärää, eikä mikään Yhdistyneen kuningaskunnan nykyisessä säännöksessä kiellä sitä. Pauna on määritelty tarkalleen 0.45359237 kg ja tuuma on täsmälleen 2.54 cm, joten nämä kaksi järjestelmää on yhdistetty. Paikallinen pubi myy olutta pinteinä, ostan bensiiniä litroina, annan pituuteni jaloissa ja tuumissa ja käytän senttejä tai tuumaa leikkaaessani puuta tee-se-itse-projekteihin, mikä on kätevintä.

Kahden järjestelmän käyttö on kompromissi, joka on toiminut hyvin vuosikymmeniä. Tutkimukseen tuhlattua aikaa ja rahaa lukuun ottamatta Yhdistyneen kuningaskunnan hallitus yksinkertaisesti herättää tyytymättömyyttä niiden välillä, jotka haluavat palata "vanhoihin hyviin aikoihin" ja nuoremman sukupolven välillä, joka haluaa pysyä ajan mukana.

Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen tulisi ymmärtää, että metrijärjestelmällä on vahvat brittiläiset juuret, ja sen pitäisi kiittää brittiläisten tiedemiesten panosta sen sijaan, että se pitäisi sitä "vieraana". Sen pitäisi juhlia metrologian tiedettä ja tarkastella kehittämisen tarjoamia mahdollisuuksia innovatiivisia välineitä, jotka perustuvat kvanttimekaniikkaan ja tuottavuuden parantaminen digitalisoinnin avulla. Yhdenmukaistettu mittausjärjestelmä on yksi ihmiskunnan suurimmista saavutuksista, ja mikä tahansa hallitus edistää paluuta vanhoihin tapoihin on mittaamatonta typeryyttä.

Ranskalaisen matemaatikon ja filosofin Marquis de Condorcet'n vuonna 1791 sanoin, metrijärjestelmä on "kaikille ihmisille, kaikkina aikoina".

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma