Metrenin Öyküsü

1790’lara kadar tüm dünyada, birbirinden çok farklı uzunluk ölçüleri kullanılıyordu. Zamanla bunun yarattığı kargaşa kendini göstermeye başladı. Kargaşadan en çok rahatsız olan ülke Fransa oldu.

Bu kargaşa İngiltere’de yoktu; Onlar 13. asırdan beri demirden yapılmış bir “yard” temel alan uzunluk ölçüleri kullanıyorlardı. Bir “yard” her yerde üç “feet” ve her “feet” 12 inçti. Bu nedenle İngiliz Krallığı, Fransa’nın 1790’da yaptığı ölçülerin standartlaştırılmasını teklifini benimsemedi. Bu işi tek başına üstlenen Fransız Bilimler Akademisi, tüm uluslarca kabul edilebilecek ölçü sistemleri saptama çalışmasına başladı.

1791’de 1 metre, Ekvator-Kutup arasındaki bir boylam çemberi uzunluğunun 10 milyonda biri olarak tanımlandı. Pratikte meridyen uzunluğu ölçülemediği için o zaman Akademi Paris’ten geçen meridyenin Dunkirk-Barcelona arasındaki kısmını ölçerek, 1 metre uzunluğunu buldu ve Fransa’da metrik sistemin uygulaması başladı.

Diğer taraftan, metrenin daha doğru belirlenmesi için Kral XVI. Louis, 1792’de J Delambre ve P. Mechain adlı iki mühendisi bir boylam çemberinin uzunluğunu ölçmekle görevlendirdi. Avrupa’da o zaman sürüp giden savaşlar arasında, iki mühendisin ağır ve karmaşık aletleriyle boylam çemberi ölçümüyle uğraşması, oldukça zor ve bir bakıma da komik olmuştur. Bu iki mühendis çok defa casus diye tutuklanmışlar, canlarını zor kurtarmışlardı.

Bi­limler Akademisi’nde bu ölçülerin standartlaştırılması projesini yürüten meşhur Lavoisier ise Kral’a ters düştüğü için “Devrimin bilim adamına ihtiyacı yoktur” sözüyle giyotine gönderilmiştir. Altı yıl sonra 1798’de, iki mühendis meridyen ölçümünü yüz binde üç doğrulukla tamamlamışlardı. Bu ölçüme dayanarak belirlenen metre, dünyanın basıklığı yanlış bir değerle hesaba katıldığı için olması gereken değerden 0.2 milimetreden daha kısa olarak saptandı. Platinden yapılarak saklanan bu 0.2 milimetreden kısa metre, 1799’dan itibaren 90 yıl uzunluk ölçü birimi olarak yaygın bir şekilde kullanıldı.

1790’lı yıllarda Fransız Bilimler Akademisi, sade ölçü birimleri üzerine değil; fakat kullanılan sayı sistemi üzerine de temel yenilikler yapmak istedi. Öncelikle sayımda 12’lik bir sistemin kullanılması önerilmişti. Bu, aslında her türlü ölçüm için daha kullanışlıydı; çünkü 10 sayısı sadece 10, 5, 2 ve 1 ile tam bölünebilirken. 12 sayısı 12, 6, 4, 3, 2 ve 1 ile tam olarak bölünebiliyordu.

Bu öneri, ne yazık ki yasallaştırılıp uygulanamadı; çünkü halkı yeni sistemde aritmetik öğrenmeye zorlamak gerçekten zordu.

Diğer taraftan Akademi; zaman ölçümünde kullanılan sistemin de 10’luk sistem olmasını, uzunluk ölçü sistemiyle uyum sağlanması açısından önerdi. Bu öneriye göre, bir haftanın 10 gün, bir günün 10 saat, bir saatin 100 dakika, bir dakikanın da 100 saniye sayılması isteniyordu. Bu öneride de genelde benimsenmedi ve 1795’te öneriden resmen vazgeçildi.

Öte yandan. 10’luk sistemde standart uzunluk ve ağırlık ölçülerinin de kabul edilip benimsenmesi kolay olmadı elbette.

Örneğin Fransa’da 10’luk sistemdeki standart ölçü birimlerinin 1795’te yasayla kabul edilmesine karşın, halkın zorlamasıyla 1812 de Napolyon tarafından eski ölçü birimlerinin kullanılmasına ge­çilmiştir. 10’luk sistemdeki standart ölçü birimlerinin tekrar kabul edilmesi, 1840 yılında gerçekleşmiştir. Ölçü birimlerinden 10’luk sistemin kullanılmasına, Hollanda’da 1820’de, Yunanistan’da 1836’da Türkiye’de 1926 yılının sonunda ve İngiltere’de 1978 yılında başlanmıştır

1889’da standart metre yeniden yapılıp tanımlandı. Yeni metre, milyonda bir hata ile eski metre ile aynı uzunluktaydı; fakat eskisinden iki önemli farkı vardı: Birincisi platin iridyum alaşımından yapılmıştı. İkincisi de boyu eski bir metreden fazla, fakat üzerine kazılmış olan iki çizgi arasındaki uzaklık (milyonda bir hata ile) eski bir metreye eşitti. Yeni standart metre. İngiltere’de 30 tane yaptırılmıştı. O yıllarda metreyi benimseyen 29 ülke vardı. Standart metre İngiltere’de yapıldığı halde, İngilizler metreyi benimsememişti.

Yeni standart metre 1889’da ağırlık ve uzunluk ölçülen üzerine yapılan uluslararası toplantıda kabul edildiği ay, Ame­rikalı fizikçiler Michelson ve Morley, uzunluk ölçü biriminin metrenin, ışığın dalga boyu cinsinden yeniden tanımlanabileceğini öneriyorlardı. Buna karşın, platin iridyum alaşımı olan standart metrenin 1889’dan sonra tam 71 yıl kullanı­mına devam edildi. Yeni öneriye göre metre, belli dalga boyunda seçilen bir ışığın dalga boyunun şu kadar katı diye tanımlanacaktı. Bildiğiniz gibi ışınımın tayfındaki sapma veya soğurma çizgilerinin yeri (göreli dalga boyu) büyük bir doğrulukla saptanabilir. Fakat bir ışınım tayfında çok sayıda çizgi vardır ve çizgilerin çoğu, ayrı ayrı görülemeyen birden fazla çizginin birleşimiyle oluşmuştur.

Metrenin yeni tanımında, hangi koşullarda hangi madde ışınımının tayfındaki hangi çizginin dalga boyu temel alınmalıydı ve bu yeni tanıma gerçekten gerek varmıydı? Yanıtı karmaşık olan bu sorunlar nedeniyle, tam 71 Yıl beklendi. Ortada bir gerçek vardı. Işığın dalga boyuna göre tanımlanacak olan metre artık sıcaklık, nem gibi atmosfer koşullarından etkilenmeyecek ve asıl önemlisi, müzelerde saklanması gereği olmayacaktı. Sonunda 1960 yılında belli bir kripton izotopu içeren tüpten salınan ışınımın tayfındaki en belirgin çizgi temel alınarak, metre yeniden tanımlandı. Bu tanıma göre bir metre, belirlenen tayf çizgisinin dalga boyunun 165 076 373 katı alınmıştır, Yeni metrenin yanılgısı bir milyarda dör­dü geçmiyordu. Bu. Dünyanın ekvator uzunluğunun ölçümünde sadece 16 santim yanılgı yapmak demekti.

1960 yılında, yeni standart metrenin tanımlanıp kabul edildiği yıl lazer keşfedildi. Keşfinden bir süre sonra değişik amaçlarla kullanımı için, lazer ışığının frekansını belli bir yerde tutabilecek yöntemler ve düzenekler geliştirildi. Bu yolla, tayfta, frekansı (dolayısıyla dalga boyunu) belirli dar bir çizgi elde edilebiliyordu. Lazer ışığıyla istenen dalga boyunda ışınımın elde edilebilmesi ve elde ediliş kolaylığı, standart metrenin yeniden tanımını gerektiriyordu. Kripton lambasının yerini lazer alacaktı.

Yeni öneriye göre, aslında uzunluk ölçü birimi, zaman ölçü birimi cinsinden tanımlanacaktı ve bu karmaşık bir işti. Uzunluk kavramını anlamak kolaydı ya; zaman nasıl olacaktı? Bu yeni tanımlama, tam 23 yıl beklendi ve yanılgısı en az bir milyarda dört olan metreyle. 1983 yılına kadar ölçüm yapılmaya devam edildi.

Bugün zaman, diğer tüm fiziksel büyüklüklerden daha doğru olarak ölçülebilmektedir. 1967’de zaman ölçümünde sezyum saati (caesium clock) kullanılmasının standart ölçü olarak kabul edilmesinden sonra, saniye 10 bin milyarda bir (1/10) yanılgı ile ölçülebiliyor. Bunun anlamı, zaman ölçümünde 300 bin yılda, sadece 1 saniye ölçüm yanılgısı yapmak demektir.

Biliyorsunuz, birbirinden oldukça uzak iki nokta arasını ışığın katetme süresi ölçülürse, noktalar arasındaki uzaklık kullanılarak, ışık hızı bulunabilir. Fakat iki nokta arasını, yanılgısı büyük olan bir metre ile ölçerseniz, ışık hızını da o kadar yanlış bulursunuz.  Bugün ışık hızı için bulunan en doğru değer, saniyede 299.792.458.6 metredir. 1983’te Amerika Ulusal Standartlar Bürosuna bulunan bu ölçümün yanılgısı, sadece 30 santimdir.

Işığın hızı, frekansıyla dalga boyunun çarpımına eşit olduğundan, metre zaman cinsinden tanımlanabilir. Işığın bir saniyede 299.792.458,6 metre yol gittiğini bildiğimize göre, açıkça bellidir ki. 1 metre. ışığın 1/299.729.458.6 saniyede aldığı yoldur.

Standart metrenin zaman cinsinden bu yeni tanımı, 1983 takvimlinin üçüncü haftasında Paris’te ölçü birimleri üzerine yapılan uluslararası toplantıda kabul edildi.

Osman Demircan

Bilim Teknik – Haziran 1985

Matematiksel

 

Yazıyı Hazırlayan: Matematiksel

Bu yazı gönüllü yazarlarımız tarafından hazırlanmış veya sitemiz editörleri tarafından belirtilen kaynaktan aslına uygun kalınarak eklenmiştir.

Bunlara da Göz Atın

Seçim Paradoksu 2: Bolluk İçinde, ‘Bol Bol’ Mutsuzluk

Dünyamızın, insan ırkının oyun hamuru gibi olduğunu düşünmeye başlamıştım. Birden kendimi seçimlerimizin kaynağını sorgularken buldum. …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

ga('send', 'pageview');