Mentionsy

Część z Państwa wie, że 5 lat temu doszło do reformy układu jednostek SI, które obowiązuje w większości krajów świata.

I oczywiście, jeżeli wyobrazimy sobie takiego kupca, który kupował w jednym mieście tkaninę, sprzedawał w innym, no to musiał wiedzieć, jak te jednostki długości obowiązujące lokalnie są ze sobą związane.

I to jest, ponieważ przez długi czas jednostki były głównie używane w handlu, a nauka powstała dużo później, to konsekwencja tego jest taka, że w większości krajów urzędy, które zajmują się ustalaniem układów jednostek podlegają pod ministerstwa handlu, a nie pod jakieś ministerstwa nauki.

Jednostki, która została przedefiniowana tak, żeby obowiązywała globalnie, żeby się umówić, że będziemy mieli jednostkę, nie musieli ustalać jaki jest łokieć warszawski, a jaki jest łokieć gdański.

Taką jednostką był metr i to pod koniec XVIII wieku umówiono się, że będzie to jedna milionowa długości południka przechodzącego przez Paryż.

Widać, że nie jest to idealne, bo na przykład kształt skorupy ziemskiej z czasem się zmienia, zmienia się poziom morza.

Wydaje się, że lepsze było... Jaki byłby idealny wzorzec?

To udało się zrealizować dopiero w latach 60.

Na tym kawałku metalu były zrobione dwie kreski i umówiono się, że odległość między tymi dwiema kreskami to jest jeden metr.

I w tej chwili metr jest zdefiniowany w ten sposób, że jest to odległość, którą przebywa światło w czasie...

I można przyjąć, że ta stała wyraża się w jednostkach kilogram razy metr kwadrat na sekundę.

I można się umówić, że ta stała ma konkretną wartość.

Ale oczywiście wtedy ten wzorzec musiał być replikowany.

Zrobiono wtedy kilka jego kopii, one zostały rozwiezione po świecie i potem co kilkadziesiąt lat to było weryfikowane, czy np.

w jakiś sposób wagi tych odważników potomnych od siebie nie odjechały.

Mógłby na przykład to biuro miar i wag mogłoby spłonąć, albo na przykład postanowiłoby, że przestaje udostępniać ten wzorzec i reszta świata musi sobie jakoś radzić.

Wystarczyło się umówić, że coś robimy od wschodu do zachodu słońca.

Taka potrzeba dopiero się pojawiła w związku z nawigacją.

I w XVIII wieku rząd brytyjski wyznaczył nagrodę za skonstruowanie zegara, który będzie mógł mierzyć czas na tyle dokładnie, żeby po tym jak minie tydzień, błąd tego zegara wynosił co najwyżej jedną sekundę.

Na przykład sprawdzamy, jak wysoko Słońce wznosi się w południe na niebie, a problem jest z długością geograficzną.

Teraz wiemy, że ponieważ Ziemia jest okrągła i obraca się w ciągu 24 godzin, to każda zmiana długości geograficznej o 15 stopni długości, czyli wokół Ziemie byśmy mieli 360 stopni i to by były 24 godziny, czyli każdej godzinie odpowiada 15 stopni.

Czyli jeżeli byśmy umieli mierzyć czas z dokładnością do 20 sekund i mieli zegar, który nam zagwarantuje, że za na przykład miesiąc on się nie pomyli o więcej niż 20 sekund, to znaczy, że możemy nawigować po oceanie i będziemy przez ten cały czas znali swoją odległość z błędem mniejszym niż 20 kilometrów.

Ale zastanówmy się jeszcze takie najprostsze zegary, które sami byśmy byli w stanie zrobić.

Udało się skonstruować go tak, że miał dokładność jednej sekundy na tydzień.

Czyli on gdzieś tam musiał być zainstalowany na statku pod pokładem.

No i z kolei pomiary wysokości Słońca na niebie wykonywało się na pokładzie.

I okazało się, że on jest jeszcze istotnie dokładniejszy.

Czyli, że opłacało się skonstruować mniejszy zegar, bo on był dokładniejszy.

Widzimy, że opłaca się mieć zegar jak najmniejszy.

To światło to jest fala elektromagnetyczna, czyli musimy nauczyć się zliczać wahnięcia tej fali.

Jak ona się zmieniała na przestrzeni czasu, od kiedy wprowadzono takie właśnie zegary atomowe.

Jedna sekunda na mniej więcej 300 tysięcy lat.

Czyli w tej chwili już zegary dosyć rutynowo mylą się o mniej niż sekundę w czasie wieku wszechświata.

No i teraz, czy da się to poprawić?

Da się to poprawić, idąc w stronę zegara jeszcze mniejszego.

I teraz problem jest taki, że żeby to było praktyczne, to musimy być w stanie zliczać te wahnięcia fali elektromagnetycznej.

Okazuje się, że to jest możliwe tylko w przypadku jednego izotopu, jednego pierwiastka w układzie okresowym.

I teraz problem był taki, jak z szukaniem igły w stogu siana.

Wiadomo było, że to przejście znajduje się w jakimś zakresie energii, który wyobraźmy sobie, że jest od początku do końca tego stołu.

Natomiast, żeby to przejście znaleźć, musimy je wskazać z dokładnością do rozmiarów pojedynczego atomu.

Trzeba było po prostu powoli siedzieć i przeszukać.

Trwało to kilka lat, udało się zrobić.