Dlaczego naukowcy korzystają z systemu metrycznego?

Jeśli jesteś rodowitym lub nawet długoletnim mieszkańcem Stanów Zjednoczonych, prawdopodobnie przyswoiłeś sobie dwie podstawowe rzeczy dotyczącesystem metryczny: Reszta świata używa go jako podstawowego systemu pomiaru zasadniczo wszystkiego, co jest mierzalne, podczas gdy Stany Zjednoczone w większości tego nie robią.

Jeśli jesteś spoza Stanów Zjednoczonych, rozsądnie byłoby zastanowić się, co to za napad; w końcu system metryczny jest „oczywiście” lepszy od wszystkich innych systemów pomiarowych, z których niektóre posiadają jednostki, które są nie do opisania.

System metryczny jest w większości modelem znakomitej matematycznej symetrii i prostoty. Nietrudno wyjaśnić, dlaczego naukowcy używają systemu metrycznego do pomiarów naukowych; poprzez strukturyzację jednostek odnoszących się do danego fizycznegoIlość(np. długość, masa lub temperatura) wokół kolejnych potęg dziesięciu, różne poziomy wielkości systemu dają odrobinę intuicyjnego sensu. (Co jest łatwiejsze do zrobienia w twojej głowie, przelicz 10 kilometrów na metry lub przelicz 10 mil na stopy?)

System metryczny to międzynarodowy system miar i wag. Jest on powszechnie używany w środowisku naukowym, ale stwierdzenie, że nie przyjęło się go w Stanach Zjednoczonych, znacznie umniejszałoby niechęć tego narodu do adaptacji w tej dziedzinie. Jako Amerykanin, kiedy ostatni raz pamiętasz, że kupujesz znaną liczbę litrów benzyny? Czy znasz swój wzrost w metrach lub masę w kilogramach?

System metryczny tosystem dziesiętny– to fachowe określenie wszystkiego, co odnosi się do arabskiego systemu cyfr od 0 do 9, używanego na całym świecie. W tym systemie, gdy przesuniesz punkt dziesiętny liczby („kropkę” w liczbie) o jedno miejsce w lewo lub w prawo, odpowiednio dzielisz lub mnożysz tę liczbę przez 10.

Kropka dziesiętna może być umieszczona na końcu liczby, która nie ma jedynki, i tyle zer po prawej stronie, ile chcesz, bez zmiany jej wartości. Może to być pomocne podczas przygotowywania konwersji między jednostkami metrycznymi: Na przykład 1 km = 1000 km = 1000 m, ponieważ 1 km = 10³ m.

System metryczny został po raz pierwszy oficjalnie przyjęty we Francji w 1795 roku, ze szczególnym naciskiem nametrlub metr (m) i kilogram (kg). Korzenie geograficzne systemu wyjaśniają, dlaczego „system międzynarodowy” jest skrócony do „SI” – w języku francuskim jest toSystem​ ​Międzynarodowy.) Po rewolucji francuskiej w 1789 r. naukowcy chcieli mniej kłopotliwego sposobu przeliczania jednostek o tej samej ilości.

Patrząc na same nowoczesne jednostki niemetryczne, zastanów się, jak dziwne jest to, że stopa ma 12 cali, jard ma 3 stopy, furlong ma 220 jardów, a mila ma 8 stadiów. Jeśli ktoś poprosiłby cię o przeliczenie 9,25 jarda na mniejsze jednostki, oczekuje się, że w razie potrzeby uwzględnisz zarówno stopy, jak i cale wraz z ułamkową resztą. W tym przypadku,

Ale ile cali to 0,75 stopy? Pomnożenie tej liczby przez (12 cali/1 stopa) daje 9 cali, więc odpowiedź to 27 stóp i 9 cali. Nie „nauka rakietowa”, ale też niewygodna!

Mądrze zdecydowano, że jako jednostkę podstawową należy wybrać stałą fizyczną, która prawdopodobnie nigdy się nie zmieni.Odległość równa 1/10 000 000 odległości od dowolnego bieguna do równikazostała wybrana odległość, znana obecnie jakometr​.

• Metr jest punktem wyjścia dla wielu innych jednostek metrycznych. Na przykład, standardowa jednostka masy, kilogram, została wybrana do reprezentowania ilości materii w dokładnie 1 litrze (L) czystej wody, co stanowi 1/1000 metra sześciennego (m³).

System metryczny ma siedem podstawowych jednostek miary. „Basic” oznacza, że ​​implikowana moc 10 jest nosicielem normy dla całego zakresu dla tej ilości. Zwykle dzieje się tak z powodów historycznych lub dlatego, że podstawowa jednostka odpowiada czemuś w powszechnym doświadczeniu większości ludzi. Są to, z dalszymi szczegółami:

​Długość – metr (m):Jest to miara czystej odległości, jak w artykule „Jak daleko jest z Nowego Jorku do Londynu?” lub przemieszczenie obiektu, jak w „Jak daleko zaszedłeś w lotach z Nowego Jorku do Londynu?” Współczesny standard naukowy opiera się na prędkości światła w próżni, a nie na części Ziemi. powierzchnia.

​Masa – kilogram (kg):Dawniej definiowana jako masa 1 decymetra sześciennego wody, co czyni 1 litr (L) wody równym 1 kilogramowi (kg), współczesna definicja została określona przy użyciu kryteriów „atomowych”.

​Czas – sekunda (s):Ta niezbędna wielkość pozwala na określenie i obliczenie przemieszczenia (m/s) i przyspieszenia (m/s²). Jego odwrotność, cykle na sekundę, jest niezbędna w badaniu fal elektromagnetycznych, a jej jednostką jest herc (Hz).

​Ilość substancji – mol (mol):Jeden mol (mol) dowolnej substancji zawiera dokładnie 6,02214076 × 10²³ podstawowe jednostki. Liczba ta jest zasadniczo podstawą współczesnej chemii i zawdzięcza swoje pochodzenie właściwościom pierwiastka węgla, którego 1 mol ma masę dokładnie 12 gramów (g).

​Prąd elektryczny – amper (A lub amper):Stanowi to kwotęładunek elektrycznyprzemieszczanie się poza punkt w przestrzeni na jednostkę czasu. 1 A jest równy przepływowi jednej podstawowej jednostki ładunku (tj. na protonie lub elektronie) na sekundę.

​Temperatura – kelwin (K):Podstawowa jednostka pomiaru temperatury jest również najbardziej niejasna. Został wybrany, ponieważ jego punkt zerowy reprezentuje najniższą możliwą teoretyczną temperaturę. W rzeczywistości jest to skala Celsjusza (C) przesunięta w górę o 273 stopnie, czyli 0 stopni Celsjusza = 273 K.

• W przeciwieństwie do skal Celsjusza i Fahrenheita (F), które często pojawiają się z symbolem stopnia (°), K nie jest sprzężone z symbolem stopnia.

​Natężenie światła – kandela (cd):Ta mniej znana jednostka opisuje wyjście obiektów emitujących promieniowanie elektromagnetyczne, takich jak gwiazdy i żarówki.

Naukowcy czerpią korzyści ze wspólnego systemu pomiarów, dzięki czemu mogą przekazywać teorie, idee i, co najważniejsze, dane w sposób zrozumiały dla wszystkich, jeśli nie intuicyjnie, to wystarczająco łatwo. (Niektórzy czytelnicy mogą pamiętać czasy, kiedy różne marki telefonów z Androidem miały unikalny typ kabla ładującego USB, zamiast uniwersalnego dostępnego obecnie. To przybliżona analogia, ale większość zgodzi się, że ta zmiana w branży sprawiła, że ​​świat stał się łatwiejszy dla wszystkich użytkowników Androida).

Praktycznie niemożliwe jest zrozumienie jakichkolwiek nowoczesnych, bogatych w dane badań w dziedzinie przyrodniczej lub fizycznej nauk ścisłych bez odwoływania się do systemu metrycznego i możliwości kontekstualizowania jego liczb i jednostek obejmuje.

Kongres USA uchwaliłUstawa o konwersji metrycznej z 1975 r.w początkowej próbie zwiększenia wykorzystania systemu metrycznego w Stanach Zjednoczonych, ale nie zrobił nic, aby zapewnić, że zostanie on przyjęty; był to bardziej „balon próbny”. Ten balon nie unosił się bardzo wysoko, a dziś podstawowy zwolennikami stosowania systemu metrycznego w USA są pewne agencje federalne i ambitne wychowawców.

Lista popularnych prefiksów używanych w systemie metrycznym jest dostępna w Zasobie. (Ciekawe ciekawostki: pomimo niewielkiej wartości pF lub pikofarad – jedna bilionowa Farada – jest typową wartością pojemności w obwodach elektrycznych.)