Temel sabitlere ilişkin artan anlayışımız sayesinde, uluslararası ticaret, iş dünyası ve bilim için yaygın olarak kullanılan fiziksel ölçüleri tanımlama sistemi yenilenmeye hazırlanıyor.
Metrik sistem Fransız Devrimi sırasında geliştirilmiştir ve mevcut Uluslararası Birimler Sisteminin (SI, Fransızca Système International d’Unités) başlangıcıdır. Mevcut SI resmi olarak 1960 yılında oluşturulmuştur.
Yeni ağırlık ve ölçü sistemi, uzunluğu, hacmi ve kütleyi belirlemek için temel ölçü birimi olarak metreyi kullanarak John Wilkins tarafından bir yüzyıl önce yapılan bir öneriyi takip etti.
Metre, var olduğu düşünülen doğal bir sabitten esinlenmiştir: Kuzey Kutbu’ndan Ekvator’a kadar Paris’ten geçen meridyenin on milyonda biri.
Hacim ve kütle birimlerinin tanımlanmasının ardından kilogram, 4 °C’de bir litre damıtılmış suyun kütlesi olarak tanımlandı. Bu tanımlara dayanan uzunluk ve kütle için iki platin eser standardı daha sonra 1799’da Paris Archives de la République‘e depolandı. Marquis de Condorcet’nin sözleriyle “tüm zamanlar ve tüm insanlar için” yepyeni bir ölçüm sistemi oluşturuldu.
Üç uluslararası kuruluş;
- Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı ( General Conference on Weights and Measures – CGPM)
- Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi ( International Committee for Weights and Measures – CIPM)
- Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu, ( International Bureau of Weights and Measures)
Metre Konvansiyonu’nun imzalanmasından 76 yıl sonra kuruldu (BIPM). Bunlar teknik olarak SI’yı korumakla görevlendirilmişlerdir ve halen de bu görevlerini sürdürmektedirler.
Uluslararası Birimler Sistemi (SI), yeni bilgi ve ölçüm ihtiyaçlarına uyum sağlayan canlı, dinamik bir sistemdir, ancak bilimsel ilerlemenin muazzam hızıyla karşılaştırıldığında zaman zaman yavaş kalmaktadır.
Örneğin, 18. ve 19. yüzyıllarda doğa filozofları ve bilim insanları, manyetizma ve elektrik gibi yeni keşfedilen olguları ve enerji kavramını ölçmek için uzunluk, kütle ve zaman sistemini (astronomik gözlemlerle tanımlanan zaman) kullanmaya çalıştıklarında yeni ölçüm birimlerine ihtiyaç duyduklarını keşfetmişlerdir.
Carl Friedrich Gauss, Wilhelm Weber, James Clerk Maxwell ve Lord Kelvin gibi yeni bilimin öncüleri sistemin genişlemesine katkıda bulunmuş ve gerektiğinde türetilmiş birimlerin türetilebileceği temel mekanik birimlere sahip tutarlı bir sistemin teorik temelinin oluşturulmasına yardımcı olmuşlardır.
Tutarlı türetilmiş birimler, temel birimlerin ön faktörlü güçlerinin çarpımlarıydı ve sistem, temel birimlerin ölçüm yoluyla nasıl somutlaştırılacağına dair ayrıntılı açıklamalar sunuyordu.
Şekil 1’deki kronoloji, birçok revizyona rağmen SI’nin hala 7 temel birime (ve bunların uygulanması için ilgili tanımlara) ek olarak benzersiz isim ve sembollere sahip 22 türetilmiş birim de dahil olmak üzere bu çekirdek birim setini içerdiğini göstermektedir.
Bununla birlikte, SI’yı fiziksel dünyanın modern anlayışını yansıtacak şekilde bir kez daha geliştirmek için uluslararası fikir birliği giderek artmaktadır. Yedi temel birim ve tutarlı bir şekilde türetilmiş birimler tanımlamak yerine, gelecekteki SI için önerilen çerçeve, tüm SI birimlerinin gerçekleştirileceği yedi temel doğa sabiti için kesin değerleri kabul edecektir. Temel birimler ve anlamları artık kullanılmamaktadır.
Birimler Sisteminin Oluşturulması
Tüm fiziksel büyüklükler ve bu büyüklükleri birbirine bağlayan denklemler, yani fiziğin kabul görmüş ilkeleri, tüm fiziksel ölçümleri ifade edecek bir birim sistemi geliştirilirken dikkate alınmalıdır.
Bu ilişkinin basit bir örneğidir; burada F kuvveti, m kütlesi, a ivmesi, v hızı, x uzunluğu ve t zamanı birer niceliktir ve ilişkiler Newton’un ikinci hareket yasası ve temel dinamiklerdir.
Bağımsız temel büyüklüklerin bir alt kümesini dikkatlice seçerek, diğer değerleri seçilen alt kümenin fonksiyonları olarak çıkarmak için fiziğin kabul edilmiş ilkeleri kullanılabilir.
Temel nicelikler çeşitli şekillerde seçilebilse de, hepsi kapsamlı olmalı ve gereksiz olmamalıdır. Örnek olarak, fiziksel dünya hakkında bildiğimiz tek şey denklem olsaydı (altı nicelik, üç kısıtlama), kuvvet veya kütle ve diğer beş nicelikten herhangi ikisini seçmek, üç temel nicelikten oluşan ayrı bir küme ile sonuçlanırdı.
Ama henüz işimiz bitmedi. Birimler sistemini tamamen tanımlamak için her bir temel niceliğe benzersiz bir referans nicelik vermemiz gerekir.
Mevcut SI’daki temel kütle miktarı – kilogramın uluslararası prototipi – referans miktarı (IPK) olarak hizmet edebilecek bu tür benzersiz eserlere bir örnektir. alternatif olarak, enerji eşdeğerliği ilişkilerinde
Bilinen değerlere sahip değişmezler oldukları için, Planck sabiti h, ışık hızı c, temel parçacık yükü e ve Boltzmann sabiti k da referans olarak kullanılabilir.
Zaman, uzunluk, kütle, elektrik akımı, termodinamik sıcaklık, madde miktarı ve ışık yoğunluğu mevcut SI’yı oluşturan yedi temel büyüklüktür.
Bu tanımlar, özel referans büyüklükleri olarak hizmet vermektedir. Başka bir deyişle, temel birimlerin tanımları – saniye, metre, kilogram, amper, kelvin, mol ve kandela – mevcut SI’daki referans büyüklüklerdir.
Kaynak: physicstoday – David Newell
CODATA Temel Sabitler Görev Grubu’nun Başkanı ve Gaithersburg, Maryland’deki Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nde fizikçi.
