science >> Wetenschap >  >> Fysica

Alle basismeeteenheden zijn nu gekoppeld aan gedefinieerde constanten in plaats van fysieke objecten

NIST's platina-iridium kilogram K92 (voorkant) met roestvrijstalen kilogrammassa's op de achtergrond. Krediet:JL Lee/NIST

De schalen veranderen niet en het weer zal niet merkbaar anders zijn, maar op 20 mei ondergaan de definities die ten grondslag liggen aan wat uw weegschaal en thermometer rapporteren - samen met standaarddefinities die worden gebruikt in de chemie en elektronica - een grote revisie. Dat is de datum waarop een meer dan eeuwen durend proces van standaardisatie van metingen tot een einde komt.

In die tijd, de manier waarop we een hoeveelheid licht of elektrische stroom definiëren - samen met de meer bekende metingen van volume en massa - zal allemaal gebaseerd zijn op beschrijvingen die door iedereen kunnen worden gerepliceerd, niet alleen op aarde maar in sterrenstelsels ver, ver weg.

"Niets verandert en alles verandert, " zei Marc Salit, die hielpen bij het definiëren van deze metingen - bekend als het International System of Units, of SI-eenheden - bij het National Institute of Standards and Technology gedurende 28 jaar. Hij richt zich nu op een poging om soortgelijke strengheid toe te passen op definities van biologische metingen. die inspanning, genaamd het gezamenlijk initiatief voor metrologie in de biologie, of JIMB (spreek uit als Jim-Bee), werd in 2014 opgericht door NIST en Stanford en maakt nu deel uit van SLAC National Accelerator Laboratory.

Salit zei dat de veranderingen van maandag voor de meeste mensen onzichtbaar zullen zijn, maar een grote verandering op het gebied van metrologie betekenen. Hij was op de vergadering in november waar de verzamelde internationale vertegenwoordigers stemden om de voorgestelde wijzigingen aan te nemen.

"Het was cool om te zien dat de VS ja stemden, Rusland stemt ja, Oekraïne stemt ja en China stemt ja. Allen stemmen ja om de resolutie aan te nemen die de SI opnieuw definieert, ' zei Salit.

Hij stelt metrologie gelijk aan kinderen die een chocoladereep proberen te delen. "We hebben allemaal een aangeboren gevoel voor rechtvaardigheid en eerlijkheid, " zei hij. "Deze opnieuw gedefinieerde SI is hoe we delen. Het is de basis voor handel. Het is de basis voor gelijkheid. Het is de basis voor kennis die kwantitatief, interoperabel en overdraagbaar is."

De internationale inspanning om metingen te standaardiseren begon met een verdrag in 1875, toen landen de noodzaak erkenden van een consistente manier om producten voor de handel te meten. Een vroege uitkomst was een gestandaardiseerde kilogram gecreëerd in 1889 en gehuisvest in een ondergrondse bunker buiten Parijs, bekend als Le Grand Kilo of Le Grand K. Over de hele wereld bestaan ​​er exemplaren, maar Le Grand K, beveiligd met drie sets sleutels, zet de standaard.

Nutsvoorzieningen, een kilo, zoals elk van de zeven basiseenheden, zal afhangen van onveranderlijke eigenschappen van de natuur - de snelheid van het licht, de golflengte van bekende atomen - en alle andere metingen bouwen daarop voort.

De zeven SI-basiseenheden aan de linkerkant zijn nu allemaal afgeleid van een reeks definities die verband houden met de wetten van de fysica. Die basiseenheden worden gebruikt om andere metingen te berekenen, zoals kracht, energie en elektrische lading. Krediet:Nationaal Instituut voor Standaarden en Technologie

"Dit vertegenwoordigt eeuwen van werk dat ons samenbrengt om te delen in een kwantitatieve en herhaalbare, reproduceerbaar, precieze manier, "Zei Salit. "Die herdefinitie maakt het zo dat die eenheden zijn gekoppeld via een harmonieus systeem dat de ruimte in kan worden gestraald."

Om hun inspanningen te promoten, NIST heeft superheldenpersona's gemaakt voor elke basiseenheid, allemaal verenigd rond een gemeenschappelijke schurk - Grote onzekerheid (het symbool:het vraagteken).

Salit's werk bij JIMB richt zich op het proberen om dezelfde absolute specificiteit naar de biologie te brengen. "Hoe rangschik je iets in Canada en ik rangschik het hier en hoe vergelijken we? Hoe zorgen we ervoor dat we het goed hebben?" hij vroeg.

Salit hielp bij het bedenken van gestandaardiseerde controles voor het meten van de activiteit van genen en kijkt naar het standaardiseren van beschrijvingen van hoe wetenschappers eiwitniveaus meten.

Net als bij de basiseenheden, hij zei, het doel is om wetenschappers te helpen communiceren, kennis delen en uiteindelijk een eerlijk partnerschap in de handel ondersteunen.

Afmetingen:vergelijkbaar, nauwkeurig, waarheidsgetrouw

20 mei markeert ook het debuut van een nieuw boek over de geschiedenis van meten door Emanuele Lugli, universitair docent kunst en kunstgeschiedenis aan de School of Humanities and Sciences. Het maken van maat en de belofte van gelijkheid (University of Chicago Press) is een zoektocht naar de fundamenten van objectiviteit door een analyse van de manieren waarop meetnormen werden gemaakt, weergegeven, gebruikt en ingebeeld tussen de 12e en de 17e eeuw.

"We meten alles wat we doen - de paden die we lopen, het voedsel dat we eten, de tijd dat we slapen, maar we houden zelden rekening met de manieren waarop we meten, " zei Lugli. "We nemen wat er op onze weegschaal en in onze apps wordt weergegeven als vanzelfsprekend, zelfs als we geen probleem hebben om het nieuws in twijfel te trekken, het weerbericht, zelfs wat onze beste vrienden ons vertellen. We nemen meten als een eenvoudige, directe activiteit. We stellen er ons vertrouwen in als in geen enkele andere activiteit. Waarom? Dit boek wendt zich tot de geschiedenis van middeleeuws en vroegmodern Europa om te zoeken naar de fundamenten van zo'n blind geloof."

In zijn boek, Lugli vindt veel antwoorden in de late 12e eeuw, toen de regeringen van de nieuw gevormde Italiaanse stadsrepublieken de imperiale meetnormen verwierpen en nieuwe lokale normen creëerden, ze in hun belangrijkste vierkanten weergeven. "Dit bedrieglijk eenvoudige gebaar - volledig over het hoofd gezien door historici - leidde tot een reeks revolutionaire praktijken die niet alleen het culturele landschap van die tijd herdefinieerden, maar legde ook de basis voor de hedendaagse ideeën over precisie, reproduceerbaarheid en waarheid, " zei hij. Door te kijken naar de opkomst van meetstandaarden - de manier waarop ze werden bedacht, gemaakt, bewaakt, afgedwongen door de bevolking, en uiteindelijk als waar beschouwd - dit boek onthult de inspanningen van de macht bij het vormen en samensmelten met het echte, zei Lugli.