Proč vědci používají metrický systém?

Pokud jste domorodec nebo dokonce dlouholetý obyvatel Spojených států, pravděpodobně jste internalizovali dvě základní věcimetrický systém: Zbytek světa jej používá jako primární systém měření v podstatě pro všechno, co je měřitelné, zatímco USA z větší části ne.

Pokud jste ze zemí mimo USA, bylo by rozumné se divit, jaké je tam zadržení; koneckonců, metrický systém je „zjevně“ lepší než všechny ostatní měřicí systémy, z nichž některé obsahují jednotky, které jsou nepopsatelné.

Metrický systém je z velké části modelem vynikající matematické symetrie a jednoduchosti. Není těžké vysvětlit, proč vědci používají metrický systém pro vědecká měření; strukturováním jednotek náležejících k dané fyziceMnožství(např. délka, hmotnost nebo teplota) kolem postupných mocnin 10, různé úrovně systému dávají intuitivní smysl. (Co je jednodušší udělat v hlavě, převést 10 kilometrů na metry nebo převést 10 mil na stopy?)

Metrický systém je mezinárodní systém vah a měr. Používá se univerzálně ve vědecké komunitě, ale říci, že se nepodařilo uchytit ve Spojených státech, by značně podcenilo neochotu národa přizpůsobit se v této oblasti. Kdy jako Američan si naposledy vybavíte nákup známého počtu litrů benzínu? Znáte svoji vlastní výšku v metrech nebo svoji hmotnost v kilogramech?

Metrický systém je adesetinná soustava- to je odborný termín pro cokoli, co se týká arabského systému číslic 0 až 9, používaného po celém světě. Když v tomto systému přesunete desetinnou čárku čísla („tečka“ v čísle) o jedno místo doleva nebo doprava, vydělíte nebo vynásobíte toto číslo deseti.

Desetinná čárka může být umístěna na konec čísla, které postrádá jedno, a tolik nul, které jsou umístěny napravo od něj, jak si přejete, aniž byste změnili jeho hodnotu. To může být užitečné při přípravě na převody mezi metrickými jednotkami: Například 1 km = 1 000 km = 1 000 m, protože 1 km = 10³ m.

Metrický systém byl poprvé oficiálně přijat ve Francii v roce 1795, se zvláštním důrazem kladeným naMetrnebo metr (m) a kilogram (kg). Geografické kořeny systému vysvětlují, proč je „mezinárodní systém“ zkrácen „SI“ - ve francouzštině to tak jeSystém​ ​Internationale.) Po francouzské revoluci v roce 1789 požadovali vědci méně těžkopádný způsob převodu mezi jednotkami stejného množství.

Podíváme-li se pouze na moderní nemetrické délkové jednotky, zvažte, jak zvláštní je, že noha má 12 palců, yard má 3 stopy, Furlong má 220 yardů a míli má 8 Furlongů. Pokud vás někdo požádal, abyste převedl 9,25 yardů na menší jednotky, očekávalo by se, že v případě potřeby zahrnete jak stopy, tak palce, spolu s částečným zbytkem. V tomto případě,

Kolik palců je však 0,75 stopy? Vynásobením tohoto čísla číslem (12 in / 1 ft) získáte 9 palců, takže odpověď je 27 ft 9 in. Není to „raketová věda“, ale také to není pohodlné!

Chytře bylo rozhodnuto, že jako základní jednotka bude vybrána fyzická konstanta, která se pravděpodobně nikdy nezmění.Vzdálenost rovnající se 1/10 000 000 vzdálenosti od jednoho pólu k rovníkubyla vybrána vzdálenost, nyní známá jakoMetr​.

• Měřič je výchozím bodem pro řadu dalších metrických jednotek. Například standardní jednotka hmotnosti, kilogram, byla zvolena tak, aby představovala množství hmoty v přesně 1 litru (L) čisté vody, což je 1/1000 metru krychlového (m³).

Metrický systém má sedm základních měrných jednotek. „Základní“ znamená, že implikovaná síla 10 je nositelem normy pro celou řadu pro dané množství. To je obvykle buď z historických důvodů, nebo proto, že základní jednotka odpovídá něčemu v běžné zkušenosti většiny lidí. Jedná se o další podrobnosti:

​Délka - metr (m):Toto je měření čisté vzdálenosti, jako v „Jak daleko je to z New Yorku do Londýna?“ nebo posunutí objektu, jako v „Jak daleko jste šli při letu z New Yorku do Londýna? “Moderní vědecký standard je založen na rychlosti světla ve vakuu, nikoli na části pozemské povrch.

​Hmotnost - kilogram (kg):Dříve definovaná jako hmotnost 1 kubický decimetr vody, při níž se 1 litr vody rovnal 1 kilogramu (kg), byla moderní definice stanovena pomocí „atomových“ kritérií.

​Čas - sekundy:Tato základní veličina umožňuje definovat a vypočítat posunutí (m / s) a zrychlení (m / s²). Jeho inverze, cykly za sekundu, je nezbytná pro studium elektromagnetických vln a jednotkou pro to je hertz (Hz).

​Množství látky - mol (mol):Jeden mol (mol) jakékoli látky obsahuje přesně 6,02214076 × 10²³ základní jednotky. Toto číslo je v podstatě základem moderní chemie a za svůj původ vděčí vlastnostem uhlíku, jehož 1 mol má hmotnost přesně 12 gramů (g).

​Elektrický proud - ampér (A nebo zesilovač):To představuje částkuelektrický nábojpohybující se kolem bodu v prostoru za jednotku času. 1 A se rovná toku jedné základní jednotky náboje (tj. Toku na protonu nebo elektronu) za sekundu.

​Teplota - kelvin (K):Základní jednotka měření teploty je také nejasná. Byl zvolen proto, že jeho nulový bod představuje nejnižší možnou teoretickou teplotu. Ve skutečnosti jde o stupnici Celsia (C) posunutou nahoru o 273 stupňů nebo o 0 stupňů Celsia = 273 K.

• Na rozdíl od stupnic Celsia a Fahrenheita (F), které se často objevují se symbolem stupně (°), není K spojeno se symbolem stupně.

​Svítivost - kandela (cd):Tato temnější jednotka popisuje výstup předmětů, které emitují elektromagnetické záření, jako jsou hvězdy a žárovky.

Vědci těží ze společného systému měření, aby mohli sdělovat teorie, nápady a nejdůležitější data způsobem, kterému každý rozumí, ne-li intuitivně, než dostatečně snadno. (Někteří čtenáři si mohou vzpomenout na dny, kdy různé značky telefonů s Androidem měly každý jiný jedinečný nabíjecí kabel USB než nyní dostupný univerzální typ. Je to hrubá analogie, ale většina by souhlasila s tím, že tato průmyslová změna učinila svět snadnějším místem pro všechny uživatele Androidu.)

Je prakticky nemožné pochopit jakýkoli moderní, na data bohatý výzkum v oblasti přírodních i fyzických vědy, aniž by odkazoval na metrický systém a byl schopen kontextualizovat čísla a jednotky zahrnuje.

Kongres USA prošelZákon o metrické přeměně z roku 1975v počátečním úsilí o větší využití metrického systému ve Spojených státech, ale neudělal nic, aby zajistil jeho přijetí; šlo spíše o „zkušební balón“. Tento balón neplával příliš vysoko a dnes je primární zastánci používání metrického systému v USA jsou určité federální agentury a ambiciózní pedagogové.

Seznam běžných předpon používaných v metrickém systému je k dispozici ve zdrojích. (Zajímavé vědomosti: Navzdory své malé hodnotě je pF nebo pikofarad - jedna biliontina Faradu - typickou hodnotou kapacity v elektrických obvodech.)