Kiwango kipya kinafafanua kilo kutoka Mei 20, 2019. Shutterstock / Piotr Wytrazek
Tunapima vitu kila wakati - kwa muda gani, ni vipi nzito, ni moto gani, na kadhalika - kwa sababu tunahitaji vitu kama biashara, afya na maarifa. Lakini kuhakikisha kuwa vipimo vyetu vinalinganisha maapulo na tofaa imekuwa changamoto: jinsi ya kujua ikiwa uzani wa kilo yangu au urefu wa mita ni sawa na yako.
Jaribio limefanywa kufafanua vitengo vya kipimo zaidi ya miaka. Lakini Mei 20, 2019 - Siku ya Kimataifa ya Metrolojia - anaona marekebisho kamili ya viwango hivyo hutumika.
Hautagundua chochote - hautakuwa mzito au mwepesi kuliko siku iliyopita - kwa sababu mpito umefanywa kuwa bila mshono.
Ufafanuzi tu wa vitengo saba vya msingi vya SI (Système International d'Unités, au Mfumo wa Vitengo wa Kimataifa) sasa ni tofauti kabisa na jana.
Ufafanuzi mpya wa viwango vya (SI) kwa kilo (kg), mita (m), pili (s), ampere (A), kelvin (K), mole (mol) na candela (cd). BIPM, CC BY-ND
Jinsi tulivyokuwa tukipima
Wanadamu siku zote wameweza kuhesabu, lakini wakati tulibadilika tulisogea haraka kupima urefu, uzito na wakati.
Mafarao wa Misri walisababisha piramidi kujengwa kulingana na urefu wa mkono wa kifalme, unaojulikana kama Royal Cubit. Hii ilihifadhiwa na kutangazwa na wahandisi wa makuhani ambao walidumisha kiwango chini ya maumivu ya kifo.
Metrolojia inafanya kazi - kupima roho za wafu na Cubit Royal ya Misri (fimbo nyeusi). Brynn Hibbert
Lakini dhiraa haikuwa kitengo kilichowekwa kwa muda - ilikuwa karibu nusu mita, pamoja na au kupunguza makumi ya milimita kwa kipimo cha leo.
Pendekezo la kwanza la seti ya hatua za jumla zilifanywa na John Wilkins, mnamo 1668, wakati huo Katibu wa Royal Society huko London.
Msukumo wa kufanya jambo linalofaa ulikuja na Mapinduzi ya Ufaransa. Wafaransa ndio waliofafanua viwango vya kwanza vya urefu na umati, na viwango viwili vya platinamu vinavyowakilisha mita na kilo mnamo Juni 22, 1799, katika Jalada la La République huko Paris.
Viwango vilivyokubaliwa
Wanasayansi waliunga mkono wazo hilo, mtaalam wa hesabu wa Ujerumani Carl Friedrich Gauss akiwa na hamu kubwa. Wawakilishi wa mataifa 17 walikuja pamoja kuunda Mfumo wa Vitengo vya Kimataifa kwa kusaini Mkataba wa Mkataba wa mita Mei 20, 1875.
Ufaransa, ambayo sifa yake ya barabarani ilishambulia katika vita vya Franco-Prussia na haikuwa nguvu ya kisayansi kama ilivyokuwa hapo awali, ilitoa kasateau iliyopigwa katika Msitu wa Saint-Cloud kama nyumba ya kimataifa ya mfumo mpya.
BIPM, nyumba ya SI. Brynn Hibbert (2012)
Banda la Breteuil bado lina makao ya Bureau International de Poids et Mesures (BIPM), ambayo inakaa Mfano wa Kimataifa wa Kilo (tangu sasa Big K) katika salama mbili na mitungi mitatu ya kengele ya glasi.
Big K ni kitalu kilichosuguliwa cha platinamu-iridium inayotumiwa kufafanua kilo, ambayo uzito wote wa kilo hupimwa hatimaye. (Asili imepimwa mara tatu tu dhidi ya nakala kadhaa zinazofanana.)
Mfano wa kimataifa wa kilo (Big K). Picha kwa hisani ya BIPM
Waingereza, ambao walikuwa maarufu katika majadiliano na walitoa kilo ya platinamu-iridium, walikataa kutia saini Mkataba huo hadi 1884.
Hata wakati huo mfumo huo mpya ulitumiwa tu na wanasayansi, huku maisha ya kila siku yakipimwa katika vitengo vya kitamaduni vya kifalme kama pauni na ounces, miguu na inchi.
Merika ilisaini Mkataba huo siku hiyo, lakini kamwe haukutekelezwa kwa kweli, ikining'inia kwa toleo lake la mfumo wa Imperial wa Uingereza, ambao bado unatumia leo.
Amerika inaweza kuwa iliharibu uamuzi huo mnamo 1999, hata hivyo, wakati Orbiter ya Hali ya Hewa ya Mars (MCO) alipotea akifanya kazi. The ripoti katika tukio hilo, inayojulikana kama "ubaya" (uliogharimu Dola za Marekani milioni 193.1 mnamo 1999), alisema:
[…] Sababu ya msingi ya upotezaji wa chombo cha angani cha MCO ni kutotumia vitengo vya metri katika uandishi wa faili ya programu ya ardhini, "Vikosi Vidogo", vilivyotumiwa katika modeli za trajectory.
Kimsingi chombo cha angani kilipotea katika anga la Mars wakati kiliingia obiti chini kuliko ilivyopangwa.
Ufafanuzi mpya wa SI
Kwa nini mabadiliko leo? Shida kuu na ufafanuzi wa hapo awali zilikuwa, katika kesi ya kilo, hazikuwa imara na, kwa kitengo cha umeme wa sasa, ampere, haikuweza kupatikana.
Na kutoka kwa uzani dhidi ya nakala rasmi, tunadhani Big K alikuwa akipoteza polepole misa.
Vitengo vyote sasa vimefafanuliwa kwa njia ya kawaida kwa kutumia kile BIPM inaita "wazi mara kwa mara”Uundaji.
Wazo ni kwamba tunachukua mara kwa mara kwa ulimwengu - kwa mfano, kasi ya taa kwenye utupu - na kuanzia sasa tengeneza nambari yake ya nambari kwa kipimo chetu bora, bila kutokuwa na uhakika.
Ukweli umewekwa sawa, nambari imewekwa, na kwa hivyo vitengo vimefafanuliwa sasa.
Kwa hivyo tulihitaji kupata vipindi saba na kuhakikisha kuwa vipimo vyote ni sawa, ndani ya kutokuwa na uhakika wa kipimo, na kisha anza kuhesabu hadi leo. (Maelezo yote ya kiufundi ni inapatikana hapa.)
Australia ilikuwa na mkono katika kutengeneza kitu kipeo cha macroscopic duniani, uwanja wa silicon uliotumiwa kupima Mara kwa mara ya Avogadro, idadi ya vyombo kwa kiasi kilichowekwa cha dutu. Hii sasa inafafanua kitengo cha SI, mole, kinachotumiwa sana katika kemia.
Walter Giardini wa Taasisi ya Upimaji ya Kitaifa Australia akiwa ameshikilia uwanja wa silicon kama sehemu ya mradi wa Avogadro. Brynn Hibbert
Kutoka kiwango hadi artefact
Je! Juu ya Big K - kilo ya kawaida? Leo inakuwa kitu cha umuhimu mkubwa wa kihistoria ambacho kinaweza kupimwa na umati wake utakuwa na kutokuwa na uhakika wa kipimo.
Kuanzia leo kilo hufafanuliwa kwa kutumia Planck mara kwa mara, kitu ambacho haibadilika kutoka kwa fizikia ya quantum.
Changamoto iliyopo sasa ni kuelezea fasili hizi mpya kwa watu - haswa wasio wanasayansi - ili waelewe. Kulinganisha kilo na block ya chuma ni rahisi.
Kitaalam ni kilo (kg) ni imefafanuliwa sasa:
[…] Kwa kuchukua nambari iliyowekwa ya nambari ya Planck mara kwa mara h kuwa 6.626 070 15 × 10-34 wakati imeonyeshwa katika kitengo J s, ambayo ni sawa na kg m2 s-1, ambapo mita na ya pili hufafanuliwa kulingana na c na ??Cs.
Kuhusu Mwandishi
David Brynn Hibbert, Profesa wa Emeritus wa Kemia ya Uchambuzi, UNSW
Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.
Vitabu kuhusiana
at InnerSelf Market na Amazon
