En ny standard definierar kilogrammet från maj 20, 2019. Shutterstock / Piotr Wytrazek
Vi mäter saker hela tiden - hur länge, hur tungt, hur varmt, och så vidare - för att vi behöver för saker som handel, hälsa och kunskap. Men att se till att våra mätningar jämnar äpplen med äpplen har varit en utmaning: hur man vet om min kilograms vikt eller mätlängd är densamma som din.
Försök har gjorts för att definiera måttenheterna genom åren. Men maj 20, 2019 - Internationella metrologinsdagen - ser fullständig revision av dessa standarder kommer till spel.
Du har inte märkt något - du kommer inte vara tyngre eller ljusare än dagen förut - eftersom övergången har gjorts för att vara sömlös.
Bara definitionerna på de sju basenheterna i SI (Système International d'Unités eller det internationella systemet för enheter) är nu helt annorlunda än i går.
Nya definitioner av (SI) standarder för kilogram (kg), meter (m), andra (s), ampere (A), kelvin (K), mol (mol) och candela (cd). BIPM, CC BY-ND
Hur vi brukade mäta
Människor har alltid kunnat räkna, men när vi utvecklats flyttade vi snabbt till mätning av längder, vikter och tid.
De egyptiska faraonerna orsakade pyramiderna att byggas utifrån längden på den kungliga underarmen, känd som Royal Cubit. Detta hölls och promulgerades av ingenjörsposter som behöll standarden under dödsbrist.
Metrologi i aktion - väger de dödas själar och den egyptiska kungliga kubiten (den svarta staven). Brynn Hibbert
Men alen var inte en fast enhet över tiden - det var ungefär en halv meter, plus eller minus några tiotals millimeter av dagens mått.
Det första förslaget om en universell uppsättning av decimala åtgärder gjordes av John Wilkins, i 1668, sedan sekreterare för Royal Society i London.
Framdriften för att göra något praktiskt kom med den franska revolutionen. Det var fransmännen som definierade de första normerna för längd och massa, med två platinor som representerar mätaren och kilogrammet i juni 22, 1799, i Archives de la République i Paris.
Överenskomna standarder
Forskare stödde tanken, den tyska matematikern Carl Friedrich Gauss var särskilt angelägen. Företrädare för 17 nationer kom tillsammans för att skapa det internationella systemet för enheter genom att underteckna Meterkonventionen i maj 20, 1875.
Frankrike, vars gatekredit hade drabbats av det fransk-preussiska kriget och inte var den vetenskapliga kraft det en gång var, erbjöd en slagen chateau i Forest of Saint-Cloud som ett internationellt hem för det nya systemet.
BIPM, hem för SI. Brynn Hibbert (2012)
Pavilion de Breteuil rymmer fortfarande Bureau International de Poids et Mesures (BIPM), där den internationella prototypen av kilogrammet (hädanefter den stora K) bor i två kassaskåp och tre glasklockor.
Big K är ett polerat block av platina-iridium som används för att definiera kilogramet, mot vilket alla kilogramvikter slutligen mäts. (Originalen har endast vägts tre gånger mot ett antal nästan identiska kopior.)
Internationell prototyp av kilot (Big K). Fotografera med tillstånd av BIPM
Brittarna, som hade varit framträdande i diskussionerna och hade gett platina-iridiumkvoten, vägrade att underteckna fördraget till 1884.
Ändå användes det nya systemet endast av forskare, med vardagslivet uppmätt i traditionella kejserliga enheter som pund och ounces, fötter och inches.
Förenta staterna undertecknade fördraget på dagen, men genomförde aldrig det faktiskt och hängde på sin egen version av det brittiska kejserliga systemet, som det fortfarande mest använder idag.
USA kan ha rued det beslutet i 1999, men när Mars Climate Orbiter (MCO) misslyckades i åtgärd. De rapportera till händelsen, kallad pittoresk "olycka" (som kostar US $ 193.1 miljoner i 1999), sa:
[...] Orsaken till förlusten av MCO rymdfarkoster var misslyckandet att använda metriska enheter vid kodning av en markerad mjukvarufil, "Small Forces", som används i banmodeller.
I stort sett var rymdfarkosten förlorad i Mars atmosfär, då den gick in i banan lägre än planerad.
De nya SI-definitionerna
Så varför ändringen idag? De största problemen med de tidigare definitionerna var, i fallet med kilogram, de var inte stabila och för den elektriska strömmenheten kunde inte amperen realiseras.
Och från vägningar mot officiella kopior tror vi att Big K långsamt förlorade massa.
Alla enheter definieras nu på ett gemensamt sätt med hjälp av vad BIPM kallar "explicit konstant"Formulering.
Tanken är att vi tar en universell konstant - till exempel ljusets hastighet i vakuum - och från och med nu fixa dess numeriska värde till vårt bästa mätta värde, utan osäkerhet.
Verkligheten är fast, numret är fast, och så är enheterna nu definierade.
Vi behövde därför hitta sju konstanter och se till att alla mätningar är konsekventa, inom mätosäkerhet, och börja sedan nedräkningen till idag. (Alla tekniska detaljer är finns här.)
Australien hade en hand i att utforma det runda makroskopiska föremålet på jorden, en kiselsfär som används för att mäta Avogadro konstant, antalet enheter i en fast mängd ämne. Detta definierar nu SI-enheten, mol, som används i stor utsträckning inom kemi.
Walter Giardini från National Measurement Institute Australia som håller en kiselboll som en del av Avogadro-projektet. Brynn Hibbert
Från standard till artefakt
Vad av Big K - standard kilogram? Idag blir det ett objekt av stor historisk betydelse som kan vägas och dess massa kommer att ha mätosäkerhet.
Från och med idag definieras kilogrammet med hjälp av Planckkonstanten, något som inte förändras från kvantfysiken.
Utmaningen är dock att förklara dessa nya definitioner för människor - särskilt icke-vetenskapsmän - så de förstår. Att jämföra ett kilo till ett metallblock är enkelt.
Tekniskt sett är ett kilogram (kg) nu definierad:
[...] genom att ta det fasta numeriska värdet av Planckkonstanten h att vara 6.626 070 15 × 10-34 när det uttrycks i enheten Js, vilket är lika med kg m2 s-1, där mätaren och den andra definieras i termer av c och ??Cs.
Om författaren
David Brynn Hibbert, emeritus professor i analytisk kemi, UNSW
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
at InnerSelf Market och Amazon
