Nejkulatější objekt na Zemi

Poslední dobou se začíná uvažovat o případné komunikaci s hypotetickou vyspělou mimo­zemskou civilizací. Jazyk, kterým spolu budeme komunikovat, se jistě bude opírat o mate­matiku spolu s geometrií a obecně platné zákonitosti fyziky.

Jak se však ukázalo, při takovéto komunikaci bychom mohli mít určité potíže s našimi zá­kladními jednotkami metrické soustavy a na ní navazující celé řady (jen zdánlivě nepod­statných) souvislostí. Naše metrická soustava SI totiž není odvozena a určena na základě obecného přírodního děje či mikroskopických vlastností hmoty, ale je stále definována po­mocí prototypu, tedy stejným způsobem, jakým se to provádělo v dávné minulosti, kdy jed­notné měřící systémy vznikaly.

V řadě publikací se můžete dočíst, že prototyp kilogramu, jak je nyní používán, představuje ko­vový váleček ze slitiny platiny a iridia, jehož hmotnost známe naprosto přesně. To je však pouhé zdání. Hmotnost prototypu má totiž jistou neurčitost, která je dána omezenými možnostmi použitých metod jeho vážení. Navíc se hmotnost samot­ného prototypu časem mění. Při porovnávacích měřeních v letech 1988–1992 se zjistilo, že Mezinárodní proto­typ kilogramu ztratil od posledního měření během padesátiletého období hmotnost při­bližně 50 µg. To pravděpodobně způsobuje vnější prostředí, které má vliv na oxidaci povrchu a způsobuje difúzi plynů přímo dovnitř kovu. Ideální by proto bylo uchovávat prototyp ve vakuu bez dotyku podložky, uchycený v magnetic­kém závěsu. Takové možnosti však v době přijetí prototypu za standard hmotnosti před více než 100 lety nebyly. A musel by se také vyřešit problém, jak takto uchovávaný prototyp vážit. Logicky se tak při vyšších nárocích v oboru metrologie museli dříve či později odborníci do­stat do situace, kdy jim definice kilogramu na základě prototypu přestává vyhovovat.

Prototyp kilogramu – váleček ze slitiny platiny a iridia,

uložený v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy ve Francii, v Sevres u Paříže.

Z uvedeného vyplývá, že pokud má být jednotka zvaná kilogram co nejpřesnější, je třeba ji určit na základě mikroskopických parametrů, nikoliv tedy parametry makroskopických objektů, které mohou být proměnné a značně závislé na vnějších podmínkách. Tedy od definice jed­notky pomocí prototypu je třeba zde přejít k definici pomocí vlastností přírody. Veličina, z níž se odvozuje jednotka, takto bude kdykoliv měřitelná za stejných podmínek a bude dostupná a měřitelná kdekoliv, tedy i v té nejvzdálenější galaxii nám známého vesmíru. A co víc, jed­notku lze zrealizovat kdykoliv znovu, se stejnou přesností. Pak ovšem nemusíme ani ucho­vávat nějaký prototyp s jeho přesnými kopiemi, ale stačí uchovat informace o tom, jak je daná jednotka definována. A při takovéto definici měrné jednotky se pak odborníci lépe domluví nejen mezi sebou, ale i s případnou mimozemskou civilizací.  

Jednotka hmotnosti zvaná kilogram vždy měla zvláštní a výjimečné postavení mezi základ­ními jednotkami metrické soustavy SI. Už i sama historie této jednotky je velmi zajímavá. Všechno to vlastně začalo první definicí jednotky zvané gram, která byla příliš malá na to, aby se stala základní jednotkou, pročež se standardem hmotnosti stal její tisícinásobek. A kilogram se tak nakonec stal jedinou základní jednotkou s předponou v názvu. Ale psát článek o historii kilogramu a jeho současné definici za pomoci nejkulatějšího objektu na naší planetě by bylo nošením dříví do lesa, neboť na toto téma vznikl krátký filmový dokument, se kterým bych rád čtenáře blogu seznámil. Každý, kdo se jen trochu zajímá o historii přírodních věd a techniky, určitě několika minut z volného času, věnovaných shlédnutí tohoto dokumentu, nebudete litovat.

Zde odkaz na video s českými titulky:

https://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y