ความแม่นยำไม่เคยเกินความจำเป็น นั่นคือเหตุผลที่ระบบการวัดระดับสากลได้ถูกสร้างขึ้นและมีอยู่ทั่วโลก ซึ่งแสดงออกมาในมาตรฐานของการวัดทั้งหมดที่มนุษย์รู้จัก และมีเพียงมาตรฐานกิโลกรัมเท่านั้นที่โดดเด่นในช่วงของหน่วยการวัด ท้ายที่สุด เขาเป็นคนเดียวที่มีต้นแบบในชีวิตจริง เราจะตอบในบทความนี้ว่าน้ำหนักเท่าไหร่และประเทศใดที่จัดเก็บมาตรฐานสากลของกิโลกรัมไว้
ทำไมเราต้องมีมาตรฐาน
หนึ่งกิโลกรัมเหมือนส้มในแอฟริกาและรัสเซีย หนักเท่ากันไหม? คำตอบคือใช่เกือบ และทั้งหมดต้องขอบคุณระบบสากลสำหรับการกำหนดมาตรฐานของกิโลกรัม มิเตอร์ วินาที และพารามิเตอร์ทางกายภาพอื่นๆ มาตรฐานการวัดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับมนุษยชาติเพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรมทางเศรษฐกิจ (การค้า) และการก่อสร้าง (ความสามัคคีของภาพวาด) อุตสาหกรรม (ความสามัคคีของโลหะผสม) และวัฒนธรรม (ความสามัคคีของช่วงเวลา) และกิจกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย และถ้าในหาก iPhone ของคุณพังในอนาคตอันใกล้ เป็นไปได้มากว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในน้ำหนักของมาตรฐานที่สำคัญที่สุดของมวล
ประวัติศาสตร์มาตรฐาน
แต่ละอารยธรรมมีมาตรฐานและมาตรฐานของตนเอง ซึ่งเปลี่ยนแปลงกันไปตลอดหลายศตวรรษ ในอียิปต์โบราณ มวลของวัตถุวัดเป็นคันตาร์หรือกิกการ์ ในสมัยกรีกโบราณ สิ่งเหล่านี้คือพรสวรรค์และดรัชมา และในรัสเซีย มวลของสินค้าวัดเป็นปอนด์หรือเป็นม้วน ในเวลาเดียวกัน ผู้คนจากระบบเศรษฐกิจและการเมืองต่างกัน ตกลงกันว่าหน่วยของมวล ความยาว หรือพารามิเตอร์อื่นๆ จะเปรียบได้กับหน่วยสัญญาเดียว ที่น่าสนใจคือ แม้แต่พุดในสมัยโบราณก็อาจแตกต่างไปจากหนึ่งในสามของพ่อค้าจากประเทศต่างๆ
ฟิสิกส์และมาตรฐาน
การจัดเตรียมซึ่งมักใช้วาจาและแบบมีเงื่อนไข ทำงานจนคนสนใจวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมอย่างจริงจัง ด้วยความเข้าใจในกฎฟิสิกส์และเคมี การพัฒนาอุตสาหกรรม การสร้างหม้อไอน้ำ และการพัฒนาการค้าระหว่างประเทศ จึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีมาตรฐานที่สม่ำเสมอมากขึ้น งานเตรียมการใช้เวลานานและเพียร นักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ นักเคมีทั่วโลกต่างทำงานเพื่อหามาตรฐานสากล และอย่างแรกเลย - มาตรฐานสากลของกิโลกรัม เพราะวัดจากน้ำหนักที่พารามิเตอร์ทางกายภาพอื่น ๆ (แอมแปร์ โวลต์ วัตต์) จะถูกขับไล่
แบบแผนเมตริก
มีเหตุการณ์สำคัญเกิดขึ้นที่ชานเมืองปารีสในปี พ.ศ. 2418 นับเป็นครั้งแรกที่ 17 ประเทศ (รวมถึงรัสเซีย) ลงนามในตัวชี้วัดการประชุม นี่เป็นสนธิสัญญาระหว่างประเทศที่รับรองความเป็นเอกภาพของมาตรฐาน วันนี้ 55 ประเทศได้เข้าร่วมในฐานะสมาชิกเต็มรูปแบบและ 41 ประเทศในฐานะสมาชิกสมทบ ในเวลาเดียวกัน สำนักชั่งตวงวัดระหว่างประเทศและคณะกรรมการชั่งตวงวัดระหว่างประเทศได้ถูกสร้างขึ้น ภารกิจหลักคือการตรวจสอบความเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันของการสร้างมาตรฐานทั่วโลก
มาตรฐานของแบบแผนเมตริกแรก
มาตรฐานของมิเตอร์เป็นไม้บรรทัดที่ทำจากโลหะผสมของแพลตตินั่มและอิริเดียม (9 ต่อ 1) ที่มีความยาวหนึ่งในสี่สิบล้านของเส้นเมอริเดียนของปารีส มาตรฐานกิโลกรัมของโลหะผสมชนิดเดียวกันนั้นสอดคล้องกับมวลของน้ำหนึ่งลิตร (ลูกบาศก์เดซิเมตร) ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส (ความหนาแน่นสูงสุด) ที่ความดันมาตรฐานเหนือระดับน้ำทะเล วินาทีมาตรฐานคือ 1/86400 ของวันสุริยะเฉลี่ย ทั้ง 17 ประเทศที่เข้าร่วมการประชุมได้รับสำเนามาตรฐาน
เพลส Z
ต้นแบบและต้นฉบับของมาตรฐานในปัจจุบันถูกเก็บไว้ใน Chamber of Weights and Measurings ใน Sèvres ใกล้กรุงปารีส ในเขตชานเมืองของกรุงปารีสมีสถานที่ซึ่งมาตรฐานของกิโลกรัม เมตร แคนเดลา (ความเข้มแสง) แอมแปร์ (ความเข้มกระแส) เคลวิน (อุณหภูมิ) และโมล (เป็นหน่วยของสสารไม่มีมาตรฐานทางกายภาพ) คือ เก็บไว้ ระบบตุ้มน้ำหนักและหน่วยวัดที่ยึดตามมาตรฐานทั้ง 6 นี้เรียกว่าระบบสากลของหน่วย (SI) แต่ประวัติศาสตร์ของมาตรฐานไม่ได้จบเพียงแค่นั้น มันเพิ่งเริ่มต้น
SI
ระบบมาตรฐานที่เราใช้ - SI (SI) จาก French Systeme International d'Unites - รวมเจ็ดหน่วยฐาน นี่คือเมตร (ความยาว)กิโลกรัม (มวล) แอมแปร์ (กระแส) แคนเดลา (ความเข้มแสง) เคลวิน (อุณหภูมิ) โมล (ปริมาณของสาร) ปริมาณทางกายภาพอื่นๆ ทั้งหมดได้มาจากการคำนวณทางคณิตศาสตร์ต่างๆ โดยใช้ปริมาณพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น หน่วยของแรงคือ kg x m/s2 ทุกประเทศในโลก ยกเว้นสหรัฐอเมริกา ไนจีเรีย และเมียนมาร์ ใช้ระบบ SI ในการวัด ซึ่งหมายถึงการเปรียบเทียบปริมาณที่ไม่รู้จักกับมาตรฐาน และมาตรฐานเทียบเท่ามูลค่าทางกายภาพที่ทุกคนเห็นพ้องต้องกันคือความถูกต้องแม่นยำอย่างที่สุด
อ้างอิงกิโลเท่าไหร่
น่าจะง่ายกว่านะ มาตรฐาน 1 กิโลกรัมคือน้ำหนักน้ำ 1 ลิตร แต่ในความเป็นจริง สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด สิ่งที่ต้องใช้เป็นมาตรฐานกิโลกรัมจากต้นแบบประมาณ 80 ชิ้นเป็นคำถามที่ค่อนข้างซับซ้อน แต่บังเอิญเลือกตัวแปรที่เหมาะสมที่สุดขององค์ประกอบของโลหะผสมซึ่งกินเวลานานกว่า 100 ปี มาตรฐานของมวลหนึ่งกิโลกรัมทำจากโลหะผสมของแพลตตินัม (90%) และอิริเดียม (10%) และเป็นทรงกระบอกซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับความสูง 39.17 มม. มีการทำสำเนาที่แน่นอนจำนวน 80 ชิ้น สำเนามาตรฐานกิโลกรัมอยู่ในประเทศที่เข้าร่วมอนุสัญญา มาตรฐานหลักถูกจัดเก็บไว้ในเขตชานเมืองของกรุงปารีสและปิดด้วยแคปซูลปิดผนึกสามแคปซูล ไม่ว่ามาตรฐานกิโลกรัมจะอยู่ที่ใด การกระทบยอดกับมาตรฐานสากลที่สำคัญที่สุดจะดำเนินการทุกๆ สิบปี
มาตรฐานที่สำคัญที่สุด
มาตรฐานสากลของกิโลกรัมถูกหล่อในปี 1889 และเก็บไว้ใน Sevres ในฝรั่งเศสในที่ปลอดภัยของ International Bureau of Weights and Measures ครอบคลุมฝาแก้วปิดผนึกสามฝา ตัวแทนระดับสูงของสำนักงานเพียงสามคนเท่านั้นที่มีกุญแจสำหรับตู้เซฟนี้ นอกจากมาตรฐานหลักแล้ว ยังมีคู่หรือผู้สืบทอดอีกหกคนในตู้เซฟ ทุกปี การวัดน้ำหนักหลักซึ่งถือเป็นมาตรฐานของกิโลกรัม จะถูกลบออกอย่างจริงจังสำหรับการตรวจสอบ และทุกปีเขาจะผอมลงและบางลง สาเหตุของการลดน้ำหนักนี้คือการแยกอะตอมเมื่อนำตัวอย่างออก
เวอร์ชั่นรัสเซีย
สำเนาของมาตรฐานก็อยู่ในรัสเซียเช่นกัน มันถูกเก็บไว้ในสถาบันวิจัยมาตรวิทยา All-Russian Mendeleev ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก เหล่านี้คือต้นแบบแพลตตินัม-อิริเดียมสองรุ่น - หมายเลข 12 และหมายเลข 26 พวกเขาอยู่บนขาตั้งควอทซ์ หุ้มด้วยฝาแก้วสองอันและปิดในตู้นิรภัยโลหะ อุณหภูมิอากาศภายในแคปซูลคือ 20 °C ความชื้น 65% ต้นแบบในประเทศมีน้ำหนัก 1.000000087 กิโลกรัม
มาตรฐานกิโลกรัมกำลังลดน้ำหนัก
การกระทบยอดของมาตรฐานพบว่าความถูกต้องของมาตรฐานแห่งชาติอยู่ที่ประมาณ 2 µg ทั้งหมดถูกจัดเก็บภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน และการคำนวณแสดงให้เห็นว่ามาตรฐานกิโลกรัมสูญเสีย 3 x 10−8น้ำหนักในหนึ่งร้อยปี แต่ตามคำนิยาม มวลของมาตรฐานสากลมีค่าเท่ากับ 1 กิโลกรัม และการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในมวลจริงของมาตรฐานจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในมูลค่าที่แท้จริงของกิโลกรัม ในปี 2550 ปรากฏว่าถังกิโลกรัมเริ่มมีน้ำหนักน้อยลง 50 ไมโครกรัม และการลดน้ำหนักของเขายังคงดำเนินต่อไป
เทคโนโลยีใหม่และมาตรฐานการวัดน้ำหนักใหม่
เพื่อกำจัดผิดพลาด กำลังค้นหาโครงสร้างใหม่ของมาตรฐานกิโลกรัม มีการพัฒนาเพื่อกำหนดมาตรฐานของไอโซโทปซิลิคอน-28 จำนวนหนึ่ง มีโครงการ "กิโลกรัมอิเล็กทรอนิกส์" สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (2005, USA) ได้ออกแบบอุปกรณ์ตามการวัดพลังงานที่จำเป็นในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถยกมวลได้ 1 กิโลกรัม ความแม่นยำของการวัดดังกล่าวคือ 99.999995% มีการพัฒนาคำจำกัดความของมวลที่สัมพันธ์กับมวลส่วนที่เหลือของนิวตรอน การพัฒนาและเทคโนโลยีทั้งหมดเหล่านี้จะทำให้สามารถหลุดพ้นจากการผูกมัดกับมาตรฐานมวลจริง เพื่อให้ได้ความแม่นยำที่สูงขึ้น และความเป็นไปได้ของการปรองดองที่ใดก็ได้ในโลก
โครงการอื่นๆ ที่มีแนวโน้มดี
และในขณะที่ผู้ทรงคุณวุฒิด้านวิทยาศาสตร์ของโลกกำลังกำหนดวิธีการแก้ปัญหาที่น่าเชื่อถือกว่า โครงการที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือโครงการที่มวลจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป มาตรฐานดังกล่าวจะเป็นอะตอมของไอโซโทปคาร์บอน -12 ที่มีความสูง 8.11 เซนติเมตร ในลูกบาศก์ดังกล่าวจะมีอะตอมคาร์บอน -12 2250 x 281489633 นักวิจัยจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติสหรัฐฯ เสนอให้กำหนดมาตรฐานกิโลกรัมโดยใช้ค่าคงที่ของพลังค์และสูตร E=mc^2.
ระบบเมตริกสมัยใหม่
มาตรฐานสมัยใหม่ไม่เท่าเดิม มิเตอร์ ซึ่งเดิมเกี่ยวข้องกับเส้นรอบวงของดาวเคราะห์ ปัจจุบันนี้สอดคล้องกับระยะทางที่รังสีของแสงเดินทางในหนึ่งใน 299792458 ของวินาที แต่วินาทีคือเวลาที่ 9192631770 ผ่านไปการสั่นสะเทือนของอะตอมซีเซียม ข้อดีของความแม่นยำควอนตัมในกรณีนี้ชัดเจน เพราะสามารถทำซ้ำได้ทุกที่ในโลก เป็นผลให้มาตรฐานเดียวที่มีอยู่จริงยังคงเป็นมาตรฐานกิโลกรัม
ค่ามาตรฐานเท่าไหร่
มีมานานกว่า 100 ปีแล้ว มาตรฐานนี้มีค่ามหาศาลอยู่แล้ว เป็นของที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและสิ่งประดิษฐ์ แต่โดยทั่วไป ในการหาราคาที่เท่ากันนั้น จำเป็นต้องคำนวณจำนวนอะตอมในทองคำบริสุทธิ์หนึ่งกิโลกรัม ตัวเลขจะได้มาจากตัวเลขประมาณ 25 หลัก และไม่คำนึงถึงคุณค่าทางอุดมการณ์ของสิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้ แต่ยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงการขายมาตรฐานกิโลกรัม เพราะประชาคมโลกยังไม่ได้กำจัดมาตรฐานทางกายภาพที่เหลืออยู่เพียงระบบเดียวของระบบสากล
สงสัยเรื่องขนาด
ในเขตเวลาทั้งหมดของโลก เวลาจะถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับ UTC (เช่น UTC+4:00) ที่น่าทึ่งคือ ตัวย่อไม่มีการถอดรหัสเลย มันถูกนำมาใช้ในปี 1970 โดย International Telecommunication Union มีการเสนอสองตัวเลือก: English CUT (Coordinated Universal Time) และ French TUC (Temps Universel Coordonné) เราเลือกอักษรย่อที่เป็นกลาง
ในทะเลใช้การวัดปม ในการวัดความเร็วของเรือ ใช้บันทึกพิเศษที่มีโหนดในระยะทางเดียวกันซึ่งถูกโยนลงน้ำและนับจำนวนโหนดในช่วงระยะเวลาหนึ่ง อุปกรณ์สมัยใหม่นั้นล้ำหน้ากว่าเชือกที่มีปมมาก แต่ชื่อยังคงอยู่
คำละเอียดความหมายซึ่งมีความแม่นยำและแม่นยำมากในภาษาต่าง ๆ จากชื่อมาตรฐานน้ำหนักกรีกโบราณ - เคร่งครัด เท่ากับ 1.14 กรัม และใช้ชั่งเหรียญเงิน
ชื่อหน่วยเงินตรามักมาจากชื่อของหน่วยวัดน้ำหนัก ดังนั้นเหรียญเงินจึงถูกเรียกว่าสเตอร์ลิงในอังกฤษ และ 240 เหรียญเหล่านี้มีน้ำหนัก 1 ปอนด์ ในรัสเซียโบราณมีการใช้ “เงินฮรีฟเนีย” หรือ “ฮรีฟเนียทองคำ” ซึ่งหมายความว่าจำนวนเหรียญที่มีน้ำหนักเท่ากัน
แรงม้าแปลกๆของรถมีที่มาที่ไปจริงๆ James White ผู้ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำได้ตัดสินใจที่จะแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบของการประดิษฐ์ของเขาเหนือการลากจูงในลักษณะนี้ เขาคำนวณว่าม้าสามารถบรรทุกน้ำหนักได้มากเพียงใดต่อนาที และกำหนดจำนวนนี้เป็นหนึ่งแรงม้า