ทำไมนักวิทยาศาสตร์ถึงใช้ระบบเมตริก?

หากคุณเป็นชาวพื้นเมืองหรืออาศัยอยู่ในสหรัฐอเมริกามาเป็นเวลานาน คุณอาจเข้าใจสิ่งพื้นฐานสองประการเกี่ยวกับระบบเมตริก: ส่วนที่เหลือของโลกใช้ระบบนี้เป็นระบบหลักในการวัดสำหรับทุกสิ่งที่วัดได้ โดยพื้นฐานแล้ว ในขณะที่สหรัฐฯ ส่วนใหญ่ไม่ใช้

หากคุณมาจากนอกสหรัฐอเมริกา คุณควรสงสัยว่ามีอะไรรออยู่บ้าง ท้ายที่สุด ระบบเมตริกนั้น "ชัดเจน" เหนือระบบการวัดอื่นๆ ทั้งหมด ซึ่งบางระบบมีหน่วยที่แปลกตาเกินกว่าจะบรรยาย

ระบบเมตริกส่วนใหญ่เป็นแบบจำลองของสมมาตรทางคณิตศาสตร์ที่สวยงามและเรียบง่าย ไม่ยากที่จะอธิบายว่าทำไมนักวิทยาศาสตร์จึงใช้ระบบเมตริกในการวัดทางวิทยาศาสตร์ โดยการจัดโครงสร้างหน่วยที่เกี่ยวข้องกับกายภาพที่กำหนด givenปริมาณ(เช่น ความยาว มวล หรืออุณหภูมิ) รอบ ๆ ยกกำลัง 10 ระดับต่างๆ ของระบบทำให้เข้าใจโดยสัญชาตญาณเพียงเล็กน้อย (อะไรที่ทำง่ายกว่าในหัวของคุณ แปลง 10 กิโลเมตรเป็นเมตร หรือแปลง 10 ไมล์เป็นฟุต?)

ระบบเมตริกเป็นระบบสากลของน้ำหนักและการวัด มันถูกใช้อย่างแพร่หลายในชุมชนวิทยาศาสตร์ แต่การที่จะบอกว่ามันล้มเหลวในการเข้าถึงในสหรัฐอเมริกา ย่อมเป็นการกล่าวเกินจริงไปมากว่าประเทศไม่เต็มใจที่จะปรับตัวในด้านนี้ ในฐานะคนอเมริกัน คุณจำการซื้อน้ำมันเบนซินจำนวนหนึ่งลิตรได้ครั้งสุดท้ายเมื่อใด คุณรู้ความสูงของตัวเองเป็นเมตรหรือมวลของคุณเป็นกิโลกรัมหรือไม่?

ระบบเมตริกคือ aระบบทศนิยม– นั่นคือศัพท์เทคนิคสำหรับทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับระบบเลขอารบิค ตั้งแต่ 0 ถึง 9 ซึ่งใช้กันทั่วโลก ในระบบนี้ เมื่อคุณย้ายจุดทศนิยมของตัวเลข ("จุด" ในตัวเลข) หนึ่งตำแหน่งไปทางซ้ายหรือทางขวา คุณจะหารหรือคูณตัวเลขนั้นด้วย 10 ตามลำดับ

สามารถวางจุดทศนิยมไว้ที่ท้ายตัวเลขที่ไม่มีจุดหนึ่ง และใส่เลขศูนย์ทางด้านขวาของจุดนั้นได้มากเท่าที่ต้องการ โดยไม่ต้องเปลี่ยนค่า ซึ่งจะมีประโยชน์เมื่อเตรียมทำการแปลงระหว่างหน่วยเมตริก เช่น 1 กม. = 1.000 กม. = 1,000 ม. เนื่องจาก 1 กม. = 10³ เมตร

ระบบเมตริกถูกนำมาใช้อย่างเป็นทางการครั้งแรกในฝรั่งเศสในปี พ.ศ. 2338 โดยเน้นที่ specialเมตรหรือ เมตร (ม.) และกิโลกรัม (กก.) รากทางภูมิศาสตร์ของระบบอธิบายว่าทำไม "ระบบระหว่างประเทศ" จึงย่อมาจาก "SI" - ในภาษาฝรั่งเศสนี่คือระบบ​ ​นานาชาติ.) หลังจากการปฏิวัติฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1789 นักวิทยาศาสตร์ต้องการวิธีการแปลงหน่วยที่มีปริมาณเท่ากันให้ยุ่งยากน้อยลง

พิจารณาหน่วยความยาวที่ไม่ใช่เมตริกที่ทันสมัยเพียงอย่างเดียว ลองพิจารณาว่ามันแปลกแค่ไหนที่เท้ามี 12 นิ้ว หลามี 3 ฟุต เฟอร์ลองยาว 220 หลา และหนึ่งไมล์มี 8 เฟอร์ลอง หากมีคนขอให้คุณแปลง 9.25 หลาเป็นหน่วยที่เล็กกว่า คุณจะต้องรวมทั้งฟุตและนิ้วพร้อมกับเศษเศษส่วนหากจำเป็น ในกรณีนี้,

แต่กี่นิ้วคือ 0.75 ฟุต? การคูณตัวเลขนี้ด้วย (12 นิ้ว/1 ฟุต) จะได้ 9 นิ้ว ดังนั้นคำตอบคือ 27 ฟุต 9 นิ้ว ไม่ใช่ "วิทยาศาสตร์จรวด" แต่ยังไม่สะดวก!

มีการตัดสินใจอย่างชาญฉลาดว่าค่าคงที่ทางกายภาพที่ไม่น่าจะเปลี่ยนแปลงได้จะถูกเลือกเป็นหน่วยฐานระยะทางเท่ากับ 1/10,000,000 ของระยะทางจากขั้วทั้งสองถึงเส้นศูนย์สูตรถูกเลือก ระยะทางที่ตอนนี้เรียกว่าเมตร​.

• มิเตอร์เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับหน่วยเมตริกอื่นๆ ที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น หน่วยมาตรฐานของมวลคือกิโลกรัม ได้รับเลือกให้แสดงปริมาณของสารในน้ำบริสุทธิ์ 1 ลิตร (L) ซึ่งเท่ากับ 1/1000 ของลูกบาศก์เมตร (m³).

ระบบเมตริกมีหน่วยวัดพื้นฐานเจ็ดหน่วย "พื้นฐาน" หมายความว่ากำลังของ 10 โดยนัยคือผู้ถือมาตรฐานสำหรับช่วงทั้งหมดสำหรับปริมาณนั้น ซึ่งมักจะเป็นเพราะเหตุผลทางประวัติศาสตร์หรือเนื่องจากหน่วยพื้นฐานสอดคล้องกับบางสิ่งบางอย่างในประสบการณ์ทั่วไปของคนส่วนใหญ่ โดยมีรายละเอียดเพิ่มเติมดังนี้

​ความยาว – เมตร (ม.):นี่คือการวัดระยะทางที่บริสุทธิ์ เช่น "นิวยอร์กไปลอนดอนไกลแค่ไหน" หรือการกระจัดของวัตถุเช่นใน "ไปไกลแค่ไหน ในการบินจากนิวยอร์คไปลอนดอน" มาตรฐานทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่นั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของแสงในสุญญากาศ ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของโลก พื้นผิว

​มวล – กิโลกรัม (กก.):เดิมกำหนดเป็นมวลของน้ำ 1 ลูกบาศก์เดซิเมตร ทำให้น้ำ 1 ลิตร (L) เท่ากับ 1 กิโลกรัม (กก.) คำจำกัดความสมัยใหม่ถูกกำหนดโดยใช้เกณฑ์ "อะตอม"

​เวลา – วินาที:ปริมาณที่จำเป็นนี้ช่วยให้สามารถกำหนดและคำนวณการกระจัด (m/s) และความเร่ง (m/s²). การผกผันของรอบต่อวินาทีเป็นสิ่งสำคัญในการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และหน่วยของสิ่งนี้คือเฮิรตซ์ (Hz)

​ปริมาณสาร – โมล (โมล):หนึ่งโมล (โมล) ของสารใด ๆ ที่มี 6.02214076 × 10²³ หน่วยพื้นฐาน ตัวเลขนี้เป็นพื้นฐานของเคมีสมัยใหม่และเป็นหนี้ที่มาของคุณสมบัติของธาตุคาร์บอน 1 โมลซึ่งมีมวลอย่างแม่นยำ 12 กรัม (g)

​กระแสไฟฟ้า – แอมแปร์ (A หรือ แอมป์):นี่แสดงถึงจำนวน amountค่าไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านจุดหนึ่งในอวกาศต่อหน่วยเวลา 1 A เท่ากับการไหลของหน่วยประจุพื้นฐานหนึ่งหน่วย (เช่น บนโปรตอนหรืออิเล็กตรอน) ต่อวินาที

​อุณหภูมิ – เคลวิน (K):หน่วยวัดอุณหภูมิพื้นฐานก็คลุมเครือที่สุดเช่นกัน ได้รับเลือกเนื่องจากจุดศูนย์แสดงถึงอุณหภูมิทางทฤษฎีที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อันที่จริงเป็นมาตราส่วนเซลเซียส (C) เลื่อนขึ้น 273 องศาหรือ 0 องศาเซลเซียส = 273 K.

• ต่างจากมาตราส่วนเซลเซียสและฟาเรนไฮต์ (F) ซึ่งมักปรากฏด้วยสัญลักษณ์องศา (°) K ไม่ได้จับคู่กับสัญลักษณ์องศา

​ความเข้มของการส่องสว่าง – แคนเดลา (cd):หน่วยที่คลุมเครือนี้อธิบายผลลัพธ์ของวัตถุที่ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ดวงดาวและหลอดไฟ

นักวิทยาศาสตร์ได้ประโยชน์จากระบบการวัดร่วมกัน เพื่อให้พวกเขาสามารถสื่อสารทฤษฎี ความคิด และข้อมูลที่สำคัญที่สุดในแบบที่ทุกคนเข้าใจได้ หากไม่ใช่อย่างสังหรณ์ใจเกินพอ (ผู้อ่านบางคนอาจจำวันที่โทรศัพท์ Android แต่ละยี่ห้อมีสายชาร์จ USB แบบพิเศษ แทนที่จะเป็นแบบสากลที่มีอยู่ตอนนี้ เป็นการเปรียบเทียบคร่าวๆ แต่คนส่วนใหญ่เห็นด้วยว่าการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมนี้ทำให้โลกนี้กลายเป็นที่ที่ง่ายขึ้นสำหรับผู้ใช้ Android ทุกคน)

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเข้าใจงานวิจัยสมัยใหม่ที่มีข้อมูลมากมายทั้งทางธรรมชาติและทางกายภาพ วิทยาศาสตร์โดยไม่อ้างอิงถึงระบบเมตริกและสามารถกำหนดบริบทของตัวเลขและหน่วยได้ รวมถึง

รัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกาผ่านพระราชบัญญัติการแปลงหน่วยเมตริก พ.ศ. 2518ในความพยายามครั้งแรกเพื่อเพิ่มการใช้ระบบเมตริกในสหรัฐอเมริกา แต่ไม่ได้ดำเนินการใดๆ เพื่อให้แน่ใจว่าระบบจะนำมาใช้ มันเป็นมากกว่า "บอลลูนทดลอง" ลูกโป่งนี้ลอยไม่สูงมาก และวันนี้ ลูกโป่งหลัก ผู้สนับสนุนการใช้ระบบเมตริกในสหรัฐอเมริกาเป็นหน่วยงานของรัฐบาลกลางและมีความทะเยอทะยาน นักการศึกษา

รายการคำนำหน้าทั่วไปที่ใช้ในระบบเมตริกมีอยู่ในแหล่งข้อมูล (เรื่องไม่สำคัญที่น่าสนใจ: แม้จะมีค่าเล็กน้อย pF หรือ picofarad - หนึ่งในล้านล้านของ Farad - เป็นค่าความจุทั่วไปในวงจรไฟฟ้า)