نوامبر زمان انتخابات است اما نه فقط برای رای دهندگان در ایالات متحده آمریکا. در 16 نوامبر صدها نفر از دانشمندان در پاریس و فرانسه برای غیر معمول‌ترین انتخاب امسال و یا بهتر بگوییم این قرن، گرد هم جمع می‌شوند. اما در این رأی گیری، رهبران جدید و یا قوانین جدید تصویب نخواهند شد. آنها رأی به چیزی خواهند داد که بسیار ابتدایی است: تعریف وزن.
اگر این رای تصویب شود، معنای کلمه کیلوگرم را به طور دائمی تغییر خواهد کرد. این تغییر به دانشمندان و مهندسان کمک خواهد کرد تا دقیق‌تر اندازه گیری کنند. کارشناسان برای این رای گیری به مدت یک دهه صبر کرده‌اند.
پیتر مور می‌گوید: من به این گردهمایی خواهم رفت و رای خواهم داد. او یک فیزیکدان در موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در گتیرزبورگ است. بیست سال پیش، مور مقالاتی مبنی بر اینکه واحد کیلوگرم نیاز به یک تعریف جدید دارد، نوشت.
برای درک اینکه چرا تغییر تعریف یک کیلوگرم یک اتفاق بزرگ است، شما باید معنی کلمه فعلی را در نظر بگیرید. کیلوگرم برای توصیف جرم یک شی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به شما می‌گوید که آن جسم چقدر وزن دارد. توپ بولینگ حدود 5 کیلوگرم وزن دارد. یک توپ بسکتبال دارای وزن حدود 0.5 کیلوگرم است. اگر این دو عدد را با هم مقایسه کنید، می‌توانید آنچه را که قبلا در مورد آنها می‌دانستید را تایید کنید. یک توپ بولینگ دارای وزن بیشتری نسبت به یک توپ بسکتبال است.
اگر شما در جایی زندگی می‌کنید که جرم را با واحد پوند اندازه گیری می‌کنند، این تغییر واحد بر نحوه تعریف شما از وزن نیز تاثیر میگذارد و به این دلیل است که یک پوند به عنوان 0.4536 کیلوگرم تعریف شده است. توپ بولینگ 11 پوند است و بسکتبال 1.1 پوند است و این بدان معنی است که اگر تعریف یک کیلوگرم تغییر کند، تعریف یک پوند نیز تغییر می‌کند. با استفاده از تعریف کنونی ما بیان کردیم که یک توپ بولینگ در واقع یک توده 5 کیلوگرمی است.
اگر این رای تصویب شود، معنای کلمه کیلوگرم را به طور دائمی تغییر خواهد کرد. این تغییر به دانشمندان و مهندسان کمک خواهد کرد تا دقیق‌تر اندازه گیری کنند. کارشناسان برای این رای گیری به مدت یک دهه صبر کرده‌اند.
پیتر مور می‌گوید: من به این گردهمایی خواهم رفت و رای خواهم داد. او یک فیزیکدان در موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در گتیرزبورگ است. بیست سال پیش، مور مقالاتی مبنی بر اینکه واحد کیلوگرم نیاز به یک تعریف جدید دارد، نوشت.
برای درک اینکه چرا تغییر تعریف یک کیلوگرم یک اتفاق بزرگ است، شما باید معنی کلمه فعلی را در نظر بگیرید. کیلوگرم برای توصیف جرم یک شی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به شما می‌گوید که آن جسم چقدر وزن دارد. توپ بولینگ حدود 5 کیلوگرم وزن دارد. یک توپ بسکتبال دارای وزن حدود 0.5 کیلوگرم است. اگر این دو عدد را با هم مقایسه کنید، می‌توانید آنچه را که قبلا در مورد آنها می‌دانستید را تایید کنید. یک توپ بولینگ دارای وزن بیشتری نسبت به یک توپ بسکتبال است.
اگر شما در جایی زندگی می‌کنید که جرم را با واحد پوند اندازه گیری می‌کنند، این تغییر واحد بر نحوه تعریف شما از وزن نیز تاثیر میگذارد و به این دلیل است که یک پوند به عنوان 0.4536 کیلوگرم تعریف شده است. توپ بولینگ 11 پوند است و بسکتبال 1.1 پوند است و این بدان معنی است که اگر تعریف یک کیلوگرم تغییر کند، تعریف یک پوند نیز تغییر می‌کند. با استفاده از تعریف کنونی ما بیان کردیم که یک توپ بولینگ در واقع یک توده 5 کیلوگرمی است.
کوانتوم دنیای فوق العاده کوچکی است!
اما این وضعیت باید به زودی تغییر کند. انتظار می‌رود که دانشمندان از این پس برای تعریف کیلوگرم از سیلندر استاندارد Le Grand K که بعنوان شاخص یک کیلوگرم شناخته می‌شود، استفاده نکنند و در عوض، یک کیلوگرم با توجه به یک فرمول ریاضی که با استفاده از ثابت‌های طبیعی جهان به دست می‌آید، بیان شود. این فرمول ثابت پلانک نامیده می‌شود. این ثابت یک عدد است که تغییر نمی‌کند.
ثابت پلانک همان عددی است که وقتی دانشمندان مکانیک کوانتومی را مطالعه می‌کنند، دارای قوانینی است که رفتار ذرات زیر اتمی را توصیف می‌کند.
ثابت پلانک همان عددی است که وقتی دانشمندان مکانیک کوانتومی را مطالعه می‌کنند، دارای قوانینی است که رفتار ذرات زیر اتمی را توصیف می‌کند.
آیا این نخستین بار است که دانشمندان تصمیم به استفاده از یک تعریف جدید برای کیلوگرم گرفتند؟
خیر، تلاش برای تعریف یک واحد دقیق جرمی، تاریخ طولانی دارد. مورخان می‌گویند که رومی‌ها برای اولین بار یک سیستم وزن و اندازه گیری را ابداع کردند. اما در پایان قرن هجدهم، دانشمندان در سراسر جهان در این خصوص دچار مشکل شدند زیرا واحدهای وزنی در کشورهای مختلف ارزش‌های مختلفی داشتند.
در سال 1799، در طول انقلاب فرانسه، دانشمندان یک نوار فلزی را به عنوان استانداردی برای تعریف یک متر (3.3 فوت) به کار بردند. یک سیلندر پلاتینی کوچک نیز برای تعریف یک کیلوگرم (2.2 پوند) مورد استفاده قرار داده شد.
این دو شی نشان دهنده آغاز سیستم متریک هستند. در سال 1889، دانشمندان از سراسر جهان به پاریس آمدند تا جلسه‌ای را برای توافق در مورد واحدهای مورد استفاده برگزار کنند. نام این کنفرانس عمومی، بررسی و تعیین وزن و اندازه گیری نامیده شد و این همان گروهی است که در ماه جاری در این خصوص ملاقات و رای گیری خواهند کرد. سیستم متریک هنوز هم از رایج ترین سیستم‌های اندازه گیری در جهان است.
سیستم متریک هنوز هم از رایج ترین سیستم‌های اندازه گیری در جهان است.
در سال 1799، در طول انقلاب فرانسه، دانشمندان یک نوار فلزی را به عنوان استانداردی برای تعریف یک متر (3.3 فوت) به کار بردند. یک سیلندر پلاتینی کوچک نیز برای تعریف یک کیلوگرم (2.2 پوند) مورد استفاده قرار داده شد.
این دو شی نشان دهنده آغاز سیستم متریک هستند. در سال 1889، دانشمندان از سراسر جهان به پاریس آمدند تا جلسه‌ای را برای توافق در مورد واحدهای مورد استفاده برگزار کنند. نام این کنفرانس عمومی، بررسی و تعیین وزن و اندازه گیری نامیده شد و این همان گروهی است که در ماه جاری در این خصوص ملاقات و رای گیری خواهند کرد. سیستم متریک هنوز هم از رایج ترین سیستم‌های اندازه گیری در جهان است.
سیستم متریک هنوز هم از رایج ترین سیستم‌های اندازه گیری در جهان است.
سیستم متریک چیست؟
سیستم متریک یک سیستم اندازه گیری است که از هفت اصطلاح به عنوان واحد پایه استفاده می‌کند. آنها بخشی از یک سیستم بین المللی واحد هستند. این سیستم به طور مخفف SI نامیده می‌شود. متر و کیلوگرم دو واحد پایه از سیستم متریک هستند. سایر تعاریف عبارتند از: زمان (ثانیه)، دما (کلوین)، آمپر (جریان الکتریکی)، کاندلا (شدت نور) و مول (تعداد مولکول‌ها).
اگر شما در حال تحصیل در یکی از رشته‌های شاخه علوم هستید، حتما با همه آنها آشنایی دارید. ایالات متحده آمریکا از سیستم SI استفاده نمی‌کند. در عوض، از واحدهای معمولی استفاده می‌کند. در این سیستم، طول با استفاده از واحدهایی مانند فوت و اینچ اندازه گیری می‌شود. مردم وزن را با پوند اندازه می‌گیرند. با این حال، این واحدهای عادی نیز بر حسب واحدهای SI تعریف می‌شوند. مثلا یک پوند دقیقا 2.2 کیلوگرم است. بنابراین تغییر تعریف کیلوگرم تعریف یک پوند را نیز تغییر خواهد داد.
اگر شما در حال تحصیل در یکی از رشته‌های شاخه علوم هستید، حتما با همه آنها آشنایی دارید. ایالات متحده آمریکا از سیستم SI استفاده نمی‌کند. در عوض، از واحدهای معمولی استفاده می‌کند. در این سیستم، طول با استفاده از واحدهایی مانند فوت و اینچ اندازه گیری می‌شود. مردم وزن را با پوند اندازه می‌گیرند. با این حال، این واحدهای عادی نیز بر حسب واحدهای SI تعریف می‌شوند. مثلا یک پوند دقیقا 2.2 کیلوگرم است. بنابراین تغییر تعریف کیلوگرم تعریف یک پوند را نیز تغییر خواهد داد.
این اتفاق چه پیامدهایی خواهد داشت؟
شاید از یک نظر سخت باشد که واحدهای اندازه گیری جدیدی را آموزش دهیم. از طرف دیگر برخی مایل هستند که مترولوژیست بشوند.
مترولوژیست چیست؟
مترولوژی مطالعه واحدهای اندازه گیری است. متولوجیست نیز کسی است که علاقه مند به چگونگی اندازه گیری چیزهای مختلف است.
در ماه نوامبر، علاوه بر کیلوگرم، دانشمندان در مورد ارائه تعاریف جدیدی برای کلوین، آمپر و مول نیز رای گیری خواهند کرد. همه این واحدها با ثابت‌های طبیعی تعریف می‌شوند. با این حال، کیلوگرم تنها واحدی است که هنوز با یک جسم فیزیکی تعریف می‌شود.
در ماه نوامبر، علاوه بر کیلوگرم، دانشمندان در مورد ارائه تعاریف جدیدی برای کلوین، آمپر و مول نیز رای گیری خواهند کرد. همه این واحدها با ثابت‌های طبیعی تعریف می‌شوند. با این حال، کیلوگرم تنها واحدی است که هنوز با یک جسم فیزیکی تعریف می‌شود.
نام ثابت طبیعی مورد استفاده در تعریف جدید چیست؟
ثابت پلانک- این نام برگرفته از ماکس پلانک، فیزیکدان آلمانی است که در سال 1918 جایزه نوبل فیزیک را کسب کرد. وی نشان داد که انرژی قابل انتقال فوتون در ذرات کوچکی به نام کوانتا وجود دارد. اگر می‌خواهید بیشتر در این مورد بدانید باید مکانیک کوانتومی را مطالعه کنید، اما ارزش آن را دارد.
آیا استفاده از تعریف دیگری برای کیلوگرم این مشکلات را حل می کند؟
دانشمندان دهه‌ها در این مورد بحث کرده‌اند. آنها راه‌های بسیاری را برای تعریف یک کیلوگرم پیشنهاد کرده‌اند. یکی از آنها شامل استفاده از کروم‌های کامل ساخته شده از سیلیکون است که با شمارش اتم‌ها در یک حوزه و استفاده از معادله ریاضی، آنها می‌توانند ثابت پلانک را اندازه گیری کنند.
منبع: سایت ساینس نیوز فور استیودنتس
