A métert többször definiálták újra, mint bármely más alapegységet. Útja egy 18. századi politikai projekttől a fénysebesség alapú definícióig az emberiség pontosság iránti törekvésének történetét meséli el.
A forradalmi ötlet
1791-ben a Francia Tudományos Akadémia kihívás előtt állt: hozzanak létre egy univerzális mérési rendszert az új Francia Köztársaság számára. Olyasmit akartak, ami a természeten alapul, nem a király testrészein.
Megoldásuk elegáns volt: osszuk el az Északi-sarktól az Egyenlítőig tartó távolságot 10 millióval. Ez lesz egy méter.
Az első mérés
Jean-Baptiste Delambre és Pierre Méchain francia csillagászok hét évet töltöttek (1792-1799) a Dunkerque-től Barcelonáig tartó délkörív mérésével. Ezt a francia forradalom alatt tették, néha kémként letartóztatva, mindig alulfinanszírozva.
Eredményük: 443,296 ligne (egy régi francia egység). Ez lett a méter első definíciója.
A probléma? Hibáztak. A Föld nem tökéletes gömb. És műszereik, bár lenyűgözőek voltak, nem voltak tökéletesek.
A platinarúd korszaka
1799-ben készítettek egy platinarudat, amely a métert képviselte. Ez a „Mètre des Archives" lett a szabvány. Később, 1889-ben egy pontosabb platina-irídium rudat készítettek – a Nemzetközi Méter Prototípust.
Az országok másolatokat kaptak. Az Egyesült Államok másolata, a 27-es számú méter, még ma is létezik a NIST-nél.
De a fizikai szabványoknak problémái vannak:
- Megsérülhetnek
- A hőmérséklettel változnak
- Napi használatra hozzáférhetetlenek
- A másolatok összehasonlítása hibákat okoz
A hullámhossz definíció
1960-ban a tudósok teljesen elhagyták a fizikai tárgyakat. A métert 1 650 763,73 hullámhosszként definiálták újra, amit a kripton-86 atomok bocsátanak ki.
Ez forradalmi volt: bárki, aki rendelkezett a megfelelő felszereléssel, pontosan újraalkothatta a métert. Nem kellett összehasonlítani egy párizsi rúddal.
De a kripton lámpák nem tökéletesen stabilak. A tudósok nagyobb pontosságot akartak.
A fénysebesség definíció
1983-ban a méter megkapta jelenlegi definícióját: az a távolság, amelyet a fény vákuumban megtesz 1/299 792 458 másodperc alatt.
Ez körkörösnek tűnik – nem a métert használjuk a fénysebesség meghatározásához? Valójában fordítva van. Rögzítettük a fénysebességet pontosan 299 792 458 méter/másodpercben, és most a méter ebből a állandóból származik.
A fénysebesség mindenhol ugyanaz az univerzumban. Nem romlik. Nem veszhet el. A lehetséges legstabilabb hivatkozás.
Mi változott?
| Korszak | Definíció | Pontosság |
|---|---|---|
| 1791 | Föld délköre | ~0,5mm hiba |
| 1889 | Prototípus rúd | ~0,2μm hiba |
| 1960 | Kripton hullámhossz | ~4nm hiba |
| 1983 | Fénysebesség | Definíció szerint pontos |
Az irónia
Az eredeti cél a mérés összekapcsolása volt a Föld geometriájával. A végső definíciónak semmi köze a Földhöz.
De itt a szép rész: ha a mai méterrel megmérjük a Föld délkörét, 10 001 966 métert kapunk a sarkkörtől az egyenlítőig. A francia csillagászok körülbelül 0,02%-ot tévedtek.
Két ember számára, 18. századi műszerekkel, egy forradalom közepette mérve, ez figyelemre méltó pontosság.
Miért fontos
A méter fejlődése megmutatja, hogyan halad a tudomány: az elég jó már nem elég jó lesz. Minden újradefiniálás azért jött, mert a technológia kinőtte a régi szabványt.
A mai méter addig szolgál, amíg nagyobb pontosságra nem lesz szükségünk, mint amit maga a fény biztosíthat. Amikor eljön az a nap, a fizikának először új felfedezésekre lesz szüksége.