Wie wurden Einheiten definiert?

Ich habe mich gefragt, wie wir Menschen sicher sein können, dass ein Meter ein Meter und eine Sekunde eine Sekunde ist. Heutzutage, mit Ausnahme des Kilogramms, sind alle anderen Einheiten mit hochgenauen Techniken (Frequenz von Atomschwingungen oder ähnlichem) gut definiert. Aber am Ende sind alle Einheiten irgendwie miteinander verwandt und die Definition jeder Einheit basiert auf einer Kombination anderer Einheiten. Es muss einige brauchbare Quellen geben, die konstante messbare Werte haben, die wir verwendet haben, um die Grundeinheiten zu definieren. Was sind das für Quellen?

Um mehr zu erklären, beginnen wir mit dem Messgerät. Die Wikipedia-Definition lautet: Der Meter ist die Länge des Wegs, den Licht im Vakuum während eines Zeitintervalls von 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt. Hier ist also klar, dass die Definition eines Meters von der Genauigkeit abhängt, wie wir eine Sekunde definieren.

Betrachten wir nun die zweite:

die Dauer von 9192631770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen.

Wie wird dieser Zeitraum berechnet? Der Sensor hat wahrscheinlich einige Gleichungen, die Transformationen mit anderen Einheiten wie kg usw. implizieren.

Wo hört diese Schleife auf?

BEARBEITEN:

Ich glaube, ich habe mich ein wenig geirrt. Nicht alle Einheiten stehen in direktem Zusammenhang und es gibt 3 völlig unabhängige Einheiten: Zeit (Sekunde), Temperatur (Kelvin) und Masse (Kilogramm). Zeit und Temperatur sind gut definiert, aber Kilogramm ist noch unklar. Jede bestehende Einheit kann in eine Kombination dieser drei umgewandelt werden. Das bedeutet, dass alle auf Kilogramm basierenden Einheiten nicht absolut sind.

Deine Frage ist mir unklar. Fragen Sie, ob es eine physische Manifestation von Grundeinheiten gibt, wie es für das Kilogramm der Fall ist?
Ich habe meine Frage bearbeitet. Ich hoffe es ist jetzt klarer.

Antworten (4)

Kurz gesagt, bis jetzt, die k G war willkürlich, aber jetzt versuchen die Leute, es auf der Grundlage universeller Konstanten zu definieren

Es gibt einen laufenden Prozess, bei dem versucht wird, alle Einheiten mit universellen Konstanten zu verknüpfen. Dies wurde bereits für die Sekunde (unter Verwendung von Cäsium) und das Messgerät (unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) durchgeführt.

Das Kilogramm ist jedoch etwas weniger einfach. Eine interessante Lektüre ist der Revisionsvorschlag für SI - Einheiten . Es schlägt vor, das kg mit der Plank-Konstante zu verknüpfen H , sondern auch um Kelvin zu verknüpfen K zur Stefan-Boltzman-Konstante k und mehr dieser Konstruktionen.

Die Idee ist, dass diese universellen Konstanten die einzigen Dinge auf der Welt sind, die sich niemals ändern werden (daher „konstant“), und diese Konstanten sollten die einzigen Dinge sein, auf denen die Einheiten basieren sollten.

Und eines Tages finden wir einen Weg, die Konstanten zu ändern...

Die Dauer von 9192631770 Strahlungsperioden entspricht dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms. Wie wird dieser Zeitraum berechnet? Der Sensor hat wahrscheinlich einige Gleichungen, die Transformationen mit anderen Einheiten wie kg usw. implizieren.

Die Anzahl der Perioden von irgendetwas wird nicht berechnet, sondern gezählt, zumindest im Prinzip. Um sie zu zählen, müssen Sie möglicherweise technische Geräte verwenden, die andere bekannte Prinzipien für den Betrieb verwenden, aber am Ende zählt es nur. Der Betrieb dieses Geräts könnte einige nicht standardmäßige Definitionen von Einheiten verwenden, solange sie genau zählen.

Ich hoffe, das behebt zumindest eines Ihrer Bedenken.

Ich meinte, wie die Periode berechnet wird und nicht, wie die Anzahl der Perioden gezählt wird. Aber ich sehe jetzt, dass eine Sekunde als eine Konvention zum Zählen von Pegelübergängen in Cäsium definiert ist. Das bedeutet, dass die einzigen Einheiten, derer wir uns sicher sind, Zeit und Entfernung und ihre Kombinationen sowie die Temperatur sind. Alles andere ist immer noch nicht absolut wegen des Kilogramms.

Wenn wir über eine „brauchbare“ Quelle sprechen, können wir über die Zeit sprechen, wie z. B. wie lange es dauert, von meiner Wohnung zum Lebensmittelgeschäft zu gehen? 10 Minuten mit dem Fahrrad. Wie lange dauert es von LA nach Boston? 0,04 Lichtsekunden oder 4 Autostunden oder 5 Wochen auf einem Boot usw.

Wir sehen also, dass wir Zeit verwenden können, um andere Einheiten zu definieren, ganz zu schweigen davon, dass wir wirklich Zeit verwenden, um viele andere Einheiten zu definieren.

Leider basieren die meisten Einheiten auf dem kg und es ist heutzutage immer noch nicht gut definiert.
  1. Im SI gibt es 7 unabhängige Basiseinheiten: Meter, kg, Sekunde, Ampere, Kelvin, Mol, Candela.
  2. Viele Leute denken, dass die letzten 3 (Kelvin, Mol, Candela) keine Basiseinheiten sein sollten, und sie haben für jeden Fall gute Punkte.
  3. Einige theoretische Physiker meinen, es gäbe noch weniger Basiseinheiten, wovon ich noch nicht überzeugt bin.
  4. Alle Basiseinheiten sind "zufällig", (9192631770 Perioden sind zufällig und 1 Periode ist zufällig).
  5. Alle anderen Einheiten sind "abgeleitete Einheiten" und daher nicht mehr zufällig (angesichts der Basiseinheiten) (naja, fast alle anderen Einheiten).
  6. Auch die Wahl der Basismengen (z. B. welche Mengen für die Basiseinheiten gewählt werden) ist zufällig. Beispielsweise wäre es möglich, statt Ampere das Coulomb als Basiseinheit zu wählen.
  7. Das Konzept der Basiseinheiten ist in der realen Welt nicht sehr wichtig. Es ist jedoch aus grundsätzlichen Gründen interessant.
  8. In vielen Bereichen der Physik ist es üblich, in „ natürlichen Einheiten “ zu rechnen, die weniger zufällig sein sollen. Man kann argumentieren, dass die atomare Ladungseinheit e weniger zufällig ist als das Coulomb. Da wir jedoch nicht wirklich verstehen, warum e den Wert hat, den es hat, kann es auch als zufällig betrachtet werden. Letztendlich kommt es auf die Definition von "zufällig" an.
  9. Wichtiger ist, dass ein Einheitensystem „ kohärent “ ist. Dies ermöglicht einfache Formeln.