درک این حقیقت که ممکن است به زودی یکای جرم با استفاده از ثابت پلانک تعریف شود و نه به‌وسیله استاندارد ساخت بشر “Artifact” کمی دلهره‌آور و باعث سردرگمی است. وقتی که ما به این قضیه از دید روزگار خودمان نسبت به اولین روزهای تعریف جرم بنگریم؛ از این گذشته در اندازه‌گیری‌هایی که به وسیله حواس بشر صورت می پذیرد، یافتن ارتباط میان مکانیک کوانتومی پلانک (اتم‌ها) ‌و مهندسی مکانیک نیوتن (سیب‌ها)، چندان ملموس نخواهد بود. همانطور که فیزیک‌دان مشهور ریچارد فاینمن گفته است “ در پایین دست، فضای زیادی وجود دارد “ نیاز ما سنجش جرم اشیا محدود به کمیت‌هایی که به طور مثال در یک میوه‌فروشی با آن سروکار داریم نیست. در اینجا ما رابطه بین جرم و ثابت پلانک را بررسی و پیشنهاد می‌کنیم، چون استخراج یکای جرم از یک ثابت بنیادی (پلانک) مزیت‌هایی نسبت به استاندارد فعلی دارد. در حال حاضر گروهی از دانشمندان و متخصصان اندازه‌شناسی مدعی هستند که جرم اتم سزیم را در حد یوکتوگرم “yoctogram” اندازه‌گیری کرده‌اند که از محدوده جرم یک پروتون هم کمتر است.

چنین چیزی چطور ممکن است؟ اندازه‌گیری جرم در محدوده یوکتوگرم به فکر چه کسی خطور می کند؟‌ برای شروع دست و پنجه نرم کردن با این سوالات تلاش خواهیم کرد شما را از طریق فیزیک نیوتن و پلانک راهنمایی کنیم و امیدواریم بتوانیم این مطلب را روشن کنیم که چگونه می‌توانیم همه چیز را (از اتم‌ها گرفته تا سیب‌ها) با استفاده از سیستم SI بازنگری‌شده که بر پایه ثابت‌های بنیادی استوار است اندازه‌گیری کنیم.

ثابت پلانک – یکای جرم – سیستم بین‌المللی یکاها SI – کیلوگرم – عدد آووگادرو – اندازه‌گیری – جرم - وزن

برای اینکه بتوان تمام اندازه‌گیری‌های کمی را بر اساس مقادیر ثابتی که به آنها ثابت‌های فیزیکی می‌گوییم انجام داد، ممکن است به زودی تغییراتی در سیستم بین‌المللی یکاها SI ایجاد گردد.

طرح ایده بازنگری برای یکاهای اندازه‌گیری،‌ پیشرفتی طبیعی از ایده‌هایی است که از زمان پیدایش مفهوم سیستم SI با آن همراه بوده است (در اینجا از فرصت استفاده کرده و متذکر می‌شویم، خوانندگان علاقمند به داشتن اطلاعات جالب از تاریخ پیدایش سیستم SI و نسخه در حال ویرایش و بازنگری‌شده آن، می‌توانند به مراجع ۲ و ۳ رجوع کنند). به‌طور مثال یکای طول به صورت موفقیت‌آمیزی به سرعت نور C ارتباط داده شده است. آلن استیل مدیر مرکز اندازه‌شناسی و تحقیقات کانادا در بخشی از اظهارات خود در کنفرانس NCSLI در سال ۲۰۱۱ میلادی به این موضوع پرداخت که اطلاعات تاریخی فنی و جذابی در خصوص یکای طول در آن یافت می‌شود که می‌توان از آن برای بازنگری‌های اساسی در بسیاری از زمینه‌های دیگر استفاده کرد. به‌طور خلاصه، فرآیند ایجاد یکای کنونی طول از زمانی آغاز گردید که توافق عمومی در خصوص ثابت بودن سرعت نور در خلأ به وجود آمد. این توافق عمومی زمانی حاصل گردید که مشاهدات سرعت نور C با در نظر گرفتن استانداردهای رایج طول و زمان نتایج متفاوتی را نمایش می‌داد. دیدگاه عمومی مورد پذیرش بر این باور بود که این سرعت نور نیست که با آزمایش‌های گوناگون تغییر می‌کند، بلکه توانایی اندازه‌گیری سرعت نور با استفاده از استانداردهای متفاوت باعث بروز این خطا می شود (منظور اندازه‌گیری است که با بکارگیری عدم قطعیت نوع B حاصل شده). به موازات اینکه سرعت نور به عنوان یک ثابت مطلق با مقبولیت عمومی مواجه شد، مقدار عددی دقیق آن نیز به عنوان ثابتی در یکای متر بر ثانیه پذیرفته شد که در واقع نسبت بسیار سودمندی مابین یکاهای اندازه‌گیری طول و زمان در اختیار اندازه‌شناسان قرار داد که در نهایت و با بکارگیری فیزیک نور (یا بطور کلی امواج الکترومغناطیسی) تعریف جدید از واژه متر در سال 1983 پدید آمد. این تحولات تدریجی در حوزه تئوری و آزمایش سبب شد تا به راحتی و با استفاده از باریکه‌ی نور و یک ساعت بتوان تا چندین متر طول را اندازه‌گیری کرد. سوالی که به ذهن خطور می‌کند این است که از چه وسیله‌ای به عنوان مبنای زمان ساعت استفاده کنیم؟ مایکلسون، کسی که بسیاری از مولفه‌های این مبحث را برای اولین‌بار مطرح کرد، از بسامد یک دیاپازون که به وسیله بسامد پاندولی که دوره تناوبش (معکوس بسامد آن) با ملاحظه در ازای میانگین مدت زمان یک روز خورشیدی ثابت بود، استفاده کرد. قابل توجه است که مبنای زمان به آسانی برابر با عکس بسامد برخی از پدیده‌های دوره‌ای یکنواخت است.

ادامه مطلب...