Pourquoi les scientifiques utilisent-ils le système métrique ?

Si vous êtes natif ou même résident de longue date des États-Unis, vous avez probablement intériorisé deux choses fondamentales sur lesystème métrique: Le reste du monde l'utilise comme principal système de mesure pour pratiquement tout ce qui est mesurable, contrairement aux États-Unis pour la plupart.

Si vous venez de l'extérieur des États-Unis, il serait raisonnable que vous vous demandiez quel est le blocage; après tout, le système métrique est "évidemment" supérieur à tous les autres systèmes de mesure, dont certains comportent des unités étranges au-delà de toute description.

Le système métrique est, pour la plupart, un modèle de symétrie et de simplicité mathématiques exquises. Il n'est pas difficile d'expliquer pourquoi les scientifiques utilisent le système métrique pour les mesures scientifiques; en structurant les unités relatives à un physique donnéquantité(par exemple, la longueur, la masse ou la température) autour de puissances successives de 10, les différents niveaux de magnitude du système font un minimum de sens intuitif. (Qu'est-ce qui est plus facile à faire dans votre tête, convertir 10 kilomètres en mètres ou convertir 10 miles en pieds ?)

Le système métrique est le système international des poids et mesures. Il est utilisé universellement dans la communauté scientifique, mais dire qu'il n'a pas réussi à se répandre aux États-Unis sous-estimerait considérablement la réticence de ce pays à s'adapter dans ce domaine. En tant qu'Américain, à quand remonte la dernière fois où vous vous souvenez avoir acheté un nombre connu de litres d'essence? Connaissez-vous votre propre taille en mètres ou votre masse en kilogrammes ?

Le système métrique est unsystème décimal– c'est le terme technique pour tout ce qui se rapporte au système de chiffres arabe, de 0 à 9, utilisé dans le monde entier. Dans ce système, lorsque vous déplacez le point décimal d'un nombre (le "point" dans un nombre) d'une place vers la gauche ou vers la droite, vous divisez ou multipliez ce nombre par 10 respectivement.

Un point décimal peut être placé à la fin d'un nombre qui en manque un, et autant de zéros placés à sa droite que vous le souhaitez, sans changer sa valeur. Cela peut être utile lors de la préparation des conversions entre les unités métriques: par exemple, 1 km = 1 000 km = 1 000 m, car 1 km = 10³ m.

Le système métrique a été officiellement adopté en France en 1795, avec un accent particulier mis sur lemètre, ou mètre (m), et le kilogramme (kg). Les racines géographiques du système expliquent pourquoi "Système International" est abrégé "SI" - en français, c'estSystème​ ​Internationale.) Après la Révolution française de 1789, les scientifiques souhaitaient une méthode de conversion moins lourde entre des unités de même quantité.

En regardant uniquement les unités de longueur non métriques modernes, considérez à quel point il est étrange qu'un pied ait 12 pouces, un mètre ait 3 pieds, un stade ait 220 mètres et un mile ait 8 stades. Si quelqu'un vous demandait de convertir 9,25 yards en unités plus petites, vous devriez inclure à la fois les pieds et les pouces avec un reste fractionnaire si nécessaire. Dans ce cas,

Mais combien de pouces font 0,75 pied? Multiplier ce nombre par (12 pouces/1 pied) donne 9 pouces, donc la réponse est 27 pieds 9 pouces. Pas "scientifique", mais pas pratique non plus !

Il a été intelligemment décidé qu'une constante physique qui ne changerait probablement jamais soit sélectionnée comme unité de base.La distance égale à 1/10 000 000 de la distance de chaque pôle à l'équateura été sélectionné, une distance maintenant connue sous le nom demètre​.

• Le mètre est le point de départ d'une variété d'autres unités métriques. Par exemple, l'unité de masse standard, le kilogramme, a été choisie pour représenter la quantité de matière dans exactement 1 litre (L) d'eau pure, soit 1/1000 de mètre cube (m³).

Le système métrique a sept unités de mesure de base. « Basique » signifie que la puissance de 10 implicite est le porte-drapeau de toute la gamme pour cette quantité. C'est généralement soit pour des raisons historiques, soit parce que l'unité de base correspond à quelque chose dans l'expérience commune de la plupart des gens. Ce sont, avec plus de détails :

​Longueur – mètre (m):Il s'agit d'une mesure de distance pure, comme dans « Quelle distance y a-t-il entre New York et Londres? ou le déplacement d'un objet, comme dans « Jusqu'où êtes-vous allé en volant de New York à Londres?" La norme scientifique moderne est basée sur la vitesse de la lumière dans le vide, pas sur une partie de la Terre surface.

​Masse – kilogramme (kg) :Anciennement définie comme la masse de 1 décimètre cube d'eau, faisant 1 litre (L) d'eau égal à 1 kilogramme (kg), la définition moderne a été déterminée en utilisant des critères « atomiques ».

​Temps – seconde(s) :Cette grandeur essentielle permet de définir et de calculer le déplacement (m/s) et l'accélération (m/s²). Son inverse, cycles par seconde, est essentiel dans l'étude des ondes électromagnétiques, et l'unité pour cela est le hertz (Hz).

​Quantité de substance – mole (mole):Une mole (mol) de n'importe quelle substance contient exactement 6,02214076 × 10²³ unités de base. Ce nombre est essentiellement la base de la chimie moderne et doit son origine aux propriétés de l'élément carbone, dont 1 mol a une masse de précisément 12 grammes (g).

​Courant électrique – ampère (A ou amp) :Cela représente le montant decharge électriquepasser un point dans l'espace par unité de temps. 1 A est égal à un flux d'une unité fondamentale de charge (c'est-à-dire celle d'un proton ou d'un électron) par seconde.

​Température – Kelvin (K) :L'unité de base de mesure de la température est également la plus obscure. Elle a été choisie car son point zéro représente la température théorique la plus basse possible. Il s'agit en fait de l'échelle Celsius (C) décalée vers le haut de 273 degrés, soit 0 degré Celsius = 273 K.

• Contrairement aux échelles Celsius et Fahrenheit (F), qui apparaissent souvent avec un symbole de degré (°), K n'est pas couplé à un symbole de degré.

​Intensité lumineuse – candela (cd) :Cette unité plus obscure décrit la sortie d'objets qui émettent un rayonnement électromagnétique, tels que les étoiles et les ampoules.

Les scientifiques bénéficient d'un système de mesure commun afin de pouvoir communiquer des théories, des idées et surtout des données d'une manière que tout le monde comprend, sinon intuitivement, mais assez facilement. (Certains lecteurs se souviendront peut-être de l'époque où différentes marques de téléphones Android disposaient chacune d'un type unique de câble de chargement USB, plutôt que du type universel disponible actuellement. C'est une analogie approximative, mais la plupart conviendraient que ce changement dans l'industrie a rendu le monde plus facile pour tous les utilisateurs d'Android.)

Il est pratiquement impossible de comprendre une recherche moderne et riche en données dans le domaine naturel ou physique sciences sans se référer au système métrique et être capable de contextualiser les nombres et les unités qu'il comprend.

Le Congrès américain a adopté laLoi sur la conversion métrique de 1975dans un premier effort pour accroître l'utilisation du système métrique aux États-Unis, mais n'a rien fait pour s'assurer qu'il serait adopté; c'était plus un "ballon d'essai". Ce ballon n'a pas flotté très haut, et aujourd'hui, le premier les partisans de l'utilisation du système métrique aux États-Unis sont certains organismes fédéraux et ambitieux éducateurs.

Une liste des préfixes communs utilisés dans le système métrique est disponible dans les ressources. (Anecdote intéressante: malgré sa faible valeur, le pF, ou picofarad - un billionième de Farad - est une valeur typique de capacité dans les circuits électriques.)