We meten dingen de hele tijd - hoe lang, hoe zwaar, hoe heet, enzovoort - omdat we dat nodig hebben voor zaken als handel, gezondheid en kennis. Maar ervoor zorgen dat onze metingen appels met appels vergelijken, was een uitdaging:hoe weet je of mijn kilogramgewicht of meterlengte hetzelfde is als die van jou.

In de loop der jaren zijn pogingen ondernomen om de meeteenheden te definiëren. Maar vandaag - Internationale Metrologiedag - ziet de volledige herziening van die normen in het spel komen.

Je zult er niets van merken - je zult niet zwaarder of lichter zijn dan gisteren - omdat de overgang naadloos is gemaakt.

Alleen de definities van de zeven basiseenheden van de SI (Système International d'Unités, of het Internationale Stelsel van Eenheden) zijn nu totaal anders dan gisteren.

Hoe we gebruikten om te meten

Mensen hebben altijd kunnen tellen, maar naarmate we evolueerden, gingen we snel over op het meten van lengtes, gewichten en tijd.

De Egyptische farao's lieten piramides bouwen op basis van de lengte van de koninklijke onderarm, bekend als de koninklijke el. Dit werd bewaard en afgekondigd door ingenieur-priesters die de standaard handhaafden op straffe van de dood.

Maar de el was in de loop van de tijd geen vaste eenheid - het was ongeveer een halve meter, plus of min enkele tientallen millimeters volgens de maatstaf van vandaag.

De eerste suggestie van een universele reeks decimale maten werd gedaan door John Wilkins, in 1668, toen secretaris van de Royal Society in Londen.

De aanzet om iets praktisch te doen kwam met de Franse Revolutie. Het waren de Fransen die de eerste maatstaven voor lengte en massa definieerden, met twee platina-standaarden die de meter en de kilogram vertegenwoordigen op 22 juni, 1799, in de Archives de la République in Parijs.

Overeengekomen normen

Wetenschappers steunden het idee, de Duitse wiskundige Carl Friedrich Gauss was bijzonder enthousiast. Vertegenwoordigers van 17 landen kwamen samen om het internationale systeem van eenheden te creëren door op 20 mei het Meter Convention-verdrag te ondertekenen, 1875.

Frankrijk, wiens straatnaam in de Frans-Pruisische oorlog een flinke deuk had opgelopen en niet de wetenschappelijke kracht was die het ooit was, bood een in elkaar geslagen kasteel in het bos van Saint-Cloud aan als internationale thuisbasis voor het nieuwe systeem.

Het Pavilion de Breteuil herbergt nog steeds het Bureau International de Poids et Mesures (BIPM), waar bevindt zich het International Prototype of the Kilogram (voortaan de Big K) in twee kluizen en drie glazen stolpen.

De Big K is een gepolijst blok platina-iridium dat wordt gebruikt om de kilogram te definiëren, waaraan uiteindelijk alle kilogramgewichten worden gemeten. (Het origineel is slechts drie keer afgewogen tegen een aantal bijna identieke exemplaren.)

De Britten, die prominent aanwezig was geweest in de discussies en de platina-iridium kilogram had geleverd, weigerde het verdrag te ondertekenen tot 1884.

Zelfs toen werd het nieuwe systeem alleen gebruikt door wetenschappers, waarbij het dagelijks leven wordt gemeten in traditionele imperiale eenheden zoals ponden en ounces, voeten en inches.

De Verenigde Staten ondertekenden het verdrag op de dag, maar vervolgens nooit daadwerkelijk geïmplementeerd, vasthouden aan zijn eigen versie van het Britse imperiale systeem, die het vandaag de dag nog steeds het meest gebruikt.

De VS hebben die beslissing in 1999 misschien betreurd, echter, toen de Mars Climate Orbiter (MCO) vermist raakte in actie. Het verslag van het incident, ouderwets een "ongeluk" genoemd (dat in 1999 US $ 193.1 miljoen kostte), zei:"[...] de hoofdoorzaak voor het verlies van het MCO-ruimtevaartuig was het niet gebruiken van metrische eenheden bij de codering van een grondsoftwarebestand, 'Kleine krachten, ' gebruikt in trajectmodellen."

In wezen ging het ruimtevaartuig verloren in de atmosfeer van Mars toen het lager in een baan om de aarde kwam dan gepland.

De nieuwe SI-definities

Dus waarom de verandering vandaag? De belangrijkste problemen met de vorige definities waren, in het geval van de kilogram, ze waren niet stabiel en, voor de eenheid van elektrische stroom, de ampère, niet kon worden gerealiseerd.

En van wegingen tegen officiële exemplaren, we denken dat de Big K langzaam massa aan het verliezen was.

Alle eenheden worden nu op een gemeenschappelijke manier gedefinieerd met behulp van wat het BIPM de formulering "expliciete constante" noemt.

Het idee is dat we een universele constante nemen, bijvoorbeeld de snelheid van het licht in een vacuüm - en stel vanaf nu de numerieke waarde vast op onze best gemeten waarde, zonder onzekerheid.

De werkelijkheid staat vast, het aantal staat vast, en dus zijn de eenheden nu gedefinieerd.

We moesten daarom zeven constanten vinden en ervoor zorgen dat alle metingen consistent zijn, binnen meetonzekerheid, en begin dan met aftellen naar vandaag. (Alle technische details zijn hier beschikbaar.)

Australië had een hand bij het maken van het rondste macroscopische object op aarde, een siliciumbol die wordt gebruikt om de constante van Avogadro te meten, het aantal entiteiten in een vaste hoeveelheid stof. Dit definieert nu de SI-eenheid, wrat, grotendeels gebruikt in de chemie.

Van standaard tot artefact

Hoe zit het met de Big K, de standaard kilogram? Tegenwoordig wordt het een object van grote historische betekenis dat kan worden gewogen en zijn massa zal meetonzekerheid hebben.

Vanaf vandaag wordt de kilogram gedefinieerd met behulp van de constante van Planck, iets dat niet verandert ten opzichte van de kwantumfysica.

De uitdaging is nu om deze nieuwe definities uit te leggen aan mensen, vooral niet-wetenschappers, zodat ze het begrijpen. Een kilo vergelijken met een metalen blok is eenvoudig.

Technisch gezien is een kilogram (kg) nu gedefinieerd:"[...] door de vaste numerieke waarde van de Planck-constante te nemen H te zijn 6.626 070 15 × 10 ^–34 wanneer uitgedrukt in de eenheid J s, wat gelijk is aan kg m ² s ^–1 , waarbij de meter en de tweede worden gedefinieerd in termen van C en _Cs . "

Probeer dat maar eens aan iemand uit te leggen!

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.