لم يعد الكيلوغرام شيئًا بعد الآن. بدلاً من ذلك ، إنها فكرة مجردة عن الضوء والطاقة.
حتى اليوم (20 مايو) ، استبدل الفيزيائيون الكيلوغرام القديم - أسطوانة بلاتينيوم إيريديوم يبلغ عمرها 130 عامًا تزن 2.2 رطل (1 كيلوغرام) تجلس في غرفة في فرنسا - بقياس تجريدي لا يتغير استنادًا إلى رباعيات جزيئات الضوء وثابت بلانك (سمة أساسية لكوننا).
من ناحية ، هذا إنجاز كبير (وصعب بشكل مدهش). تم إصلاح الكيلوغرام إلى الأبد الآن. لا يمكن أن تتغير بمرور الوقت حيث تفقد الأسطوانة ذرة هنا أو ذرة هناك. وهذا يعني أن البشر يمكنهم توصيل هذه الوحدة من الكتلة ، من حيث العلوم الخام ، إلى فضائيين فضائيين. أصبح الكيلوغرام الآن حقيقة بسيطة ، وهي فكرة يمكن حملها في أي مكان في الكون دون عناء لجلب أسطوانة معك.
وما زال ... فماذا؟ من الناحية العملية ، يزن الكيلوغرام الجديد ، في حدود بضعة أجزاء لكل مليار ، تمامًا مثل الكيلوغرام القديم. إذا كان وزنك 93 كيلوجرامًا (204 رطلاً) أمس ، فستزن 93 كيلوجرامًا اليوم وغدًا. فقط في عدد قليل من التطبيقات العلمية الضيقة سيحدث التعريف الجديد أي فرق.
الأمر المدهش حقًا هنا هو أنه من الناحية العملية ، ستتغير الطريقة التي يستخدم بها معظمنا الكيلوغرام. إنها مدى الصعوبة التي اتضح أنها كانت لتعريف وحدة الكتلة بدقة على الإطلاق.
منذ فترة طويلة تم فهم القوى الأساسية الأخرى من حيث الواقع الأساسي. ثانية من الزمن؟ ذات مرة ، وفقًا للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ، تم تعريفها من حيث تقلبات ساعة البندول. لكن العلماء الآن يفهمون الثانية على أنها الوقت الذي تستغرقه ذرة السيزيوم 133 لتصل إلى 9،192،631،770 دورة من إطلاق إشعاع الميكروويف. متر؟ هذه هي المسافة التي يقطعها الضوء في 1 / 299،792،458 من الثانية.
لكن الكتلة ليست كذلك. نقيس عادة الكيلوغرامات من حيث الوزن - كم يدفع هذا الشيء لأسفل على مقياس؟ لكن هذا قياس يعتمد على المكان الذي تجري فيه الوزن الفعلي. ستزن هذه الأسطوانة في فرنسا وزنًا أقل بكثير إذا أحضرتها إلى القمر ، وحتى أكثر أو أقل قليلاً إذا أحضرتها إلى أجزاء أخرى من الأرض.
كما يوضح نيست ، فإن الكيلوجرام الجديد يعتمد على العلاقة الأساسية بين الكتلة والطاقة - العلاقة موضحة جزئيًا في Einstein's E = mc ^ 2 ، مما يعني أن الطاقة تساوي الكتلة مضروبة في سرعة مربع الضوء. يمكن تحويل الكتلة إلى طاقة والعكس صحيح. وبالمقارنة مع الكتلة ، من الأسهل قياس الطاقة وتعريفها بعبارات منفصلة.
هذا بفضل معادلة أخرى ، حتى أقدم من E = mc ^ 2. أظهر الفيزيائي ماكس بلانك في عام 1900 أن E = hv ، وفقًا لـ NIST. وأوضح أن الطاقة ، على نطاق صغير بما فيه الكفاية ، يمكن أن ترتفع وتنخفض ، وفي خطوات فقط. E = hv يعني أن الطاقة تساوي "v" - تردد بعض الجسيمات ، مثل الفوتون - مضروبًا في "h" - الرقم 6.62607015 × 10 ^ ناقص 34 المعروف أيضًا باسم ثابت بلانك.
يجب أن تكون "v" في E = hv عددًا صحيحًا دائمًا ، مثل 1 أو 2 أو 3 أو 6492. غير مسموح بالكسور أو الكسور العشرية. لذا ، فإن الطاقة بطبيعتها منفصلة ، فهي ترتفع وتنخفض بخطوات "h" (6.62607015 × 10 ^ ناقص 34).
يجمع الكيلوجرام الجديد E = mc ^ 2 و E = hv معًا. وهذا يمكّن العلماء من تحديد الكتلة من حيث ثابت بلانك ، وهي سمة لا تتغير في الكون. اجتمع تحالف دولي من مختبرات العلوم لإجراء القياسات الأكثر دقة لثابت بلانك حتى الآن ، على وجه اليقين في غضون عدة أجزاء فقط لكل مليار. تتوافق كتلة الكيلوغرام الجديدة مع الطاقة 1.4755214 ضرب 10 ^ 40 فوتونًا تتأرجح على نفس ترددات ذرات السيزيوم 133 المستخدمة في الساعات الذرية.
ليس من السهل التمسك بالمقياس. ولكن ، كفكرة ، إنها أكثر قابلية للحمل من أسطوانة من سبيكة البلاتين-إيريديوم.
