Metrenin Öyküsü

Bir şeylerin ölçüsünden bahsederken kesin ifadeler kullanmak isteriz. Bunun içinde ölçü birimleri kullanırız. Kullandığımız ölçü birimlerinden en yaygın olanı ise metre.  Hemen hemen herkes metre ve onun altbirimi olan santimetreyi bilir ve kullanır. Metre bir kesinlik ölçütüdür. Ancak bu kesinlik bir zamanlar o kadar da kolay elde edilemiyordu.

Günümüzde ileri teknoloji uygulama yöntemleri ile elde edilen metre, 200 yılı aşkın bir geçmişe sahip…

İnsanlar tarih boyunca uzunlukları ölçmüş, ölçtükleri mesafeleri tanım­lamak ve birimlendirmek için bir ta­kım standartlar kullanmıştır. Bu bazen adım, bazen karış olmuştur. Örneğin ilk uzunluk ölçü birimlerinden birisi Mısır’da “Kral’ın Dirseği” olarak kullanılmıştır. Bu birim günümüzde yaklaşık  463,3 mm’ye karşılık ge­lir.

Bu arayış sonucunda 1790’lara kadar tüm dünyada, birbirinden çok farklı uzunluk ölçüleri kullanılmaya başlandı. Kimi krallar uzunlukları kendileri üzerinden isimlendirmeyi alışkanlık haline getirmişti. Mesela 12 yüzyıldan itibaren İngiltere’de kullanılan yard kralın burnunun ucunun başparmağına kadar olan uzaklığı idi. Zaman geçti, krallar değişti ve ölçümler de elbette. Zamanla bunun yarattığı kargaşa kendini göstermeye başladı. Kargaşadan en çok rahatsız olan ülke ise Fransa oldu.

Fransız Bilimler Akademisindeki bilim insanları devrim niteliğinde bir karar aldılar. Ölçüler standartlaştırılmalıydı. Bu işi tek başına üstlenen Fransız Bilimler Akademisi, tüm uluslarca kabul edilebilecek ölçü sistemleri saptama çalışmasına başladı.

Akademi ta­rafından kurulan, aralarında Jean-Charles de Borda, Joseph-Louis Lagrange ve Pierre-Simon Laplace’ın da bulunduğu seçkin bilim insanlarından oluşan bir komisyon yeni uzunluk biriminin Dünya’nın çevre­sinden çıkarılmasını önerdi.

Dunkirk-Paris arası ölçüm sonuçları

Fransa Ulusal Meclisi 26 Mart 1791’de yeni uzunluk biriminin, Paris üzerin­den geçen meridyen uzunluğunun çey­rek kısmının 10 milyonda biri olmasında görüş birliğine vardı. Bu yeni birim, “bo­yut” anlamına gelen Yunanca metron ke­limesinden türetilerek metre olarak ad­landırıldı. Bu amaçla 1792 yılında Dunkirk-Barselona arasında, Paris üzerinden geçen meridyen boyunca trigonometrik yöntemler kullanılarak ölçümler yapıl­maya başlandı.

Kırmızı Çizgi Paris üzerinden geçen meridyen dikkate alınarak hesaplanan Dünya’nın çevresinin çeyrek dilimi

Bir devrim ateşi ile karışıklık içinde bulunulan Fransa’da bu çalışmaları yapmak için aslında yanlış bir zamandı. Ancak yüne de bu iki bilim insanları karmaşık aletler kullanarak, oldukça zorlu geçen  7 yıl boyunca çalıştılar ve sonunda 1798 yılında bu ölçümler tamamlandı. Ölçümler sonucunda, kutuplardan geçen meridyenin uzunluğu tespit edilmiş ve bu meridyenin çeyreğinin 10 milyonda biri alınarak 1 metre olarak adlandırılan bü­yüklük saptanmıştı.

Hesaplanan bu büyüklüğe göre, Hol­landalı Jan Hendrik van Swinden met­rik sistemin uzunluk standardı olarak ilk metre prototipini 22 Haziran 1799’da Fransız yetkililere 25 mm x 4 mm büyük­lüğünde ve dikdörtgen kesitli bir platinyum çubuk şeklinde sundu. Bu standart aynı yıl Ulusal Fransız Arşivine kaldırıldı. Artık Fransız Bilim Akademisi tarafından tasarlanan metrik sistem doğmuştu.

İlk 1 metre uzunluk standardı, 1799

Metrenin kişiye değil de gezegenin kendi ölçümüne dayanıyor olması fikrinden dolayı hiçbir ülke zamanla kendi ölçü biriminde ısrarcı olamadı çünkü bu standartlaştırma aslında özellikler ticarette ülkeler arasında yaşanan karışıklıkları çözmek de önemli bir avantajdi.  Sonuçta bilim, ulusların politikalarının önüne geçmeyi başarmıştı. 20 Mayıs 1875’te 17 ülke tarafından Paris’te Metre Kon­vansiyonu imzalandı ve Ölçüler ve Ağır­lıklar Bürosu (BIPM) kuruldu.

Ancak yapılan ilk ölçümlerde küçük bir hata vardı, aslında sorun ölçümlerden değil o dönemde dünya hakkında yeterince bilgi sahibi olunmamasından kaynaklanıyordu. Dünyanın basıklığı yanlış bir değerle hesaba katıldığı için metre olması gerekenden 0.2 milimetreden daha kısa idi. Hatalı da olsa bu metre 90 yıl uzunluk ölçü birimi olarak yaygın bir şekilde kullanıldı. Evrensel bir ölçü birimine sahiptik artık.

1889’da standart metre platin iridyum alaşımından yeniden yapılıp tanımlandı. O yıllarda metreyi benimseyen ülke sayısı 29’a çıkmıştı. Standart metre İngiltere’de yapıldığı halde, İngilizler metreyi henüz benimsememişti.

Yeni standart metre kabul edildiği dönemde, Ame­rikalı fizikçiler Michelson ve Morley, metrenin, ışığın dalga boyu cinsinden yeniden tanımlanabileceğini öneriyorlardı. Buna karşın, platin iridyum alaşımı olan standart metrenin kullanı­mına 71 yıl devam edildi. Sonunda 1960 yılında belli bir kripton izotopu içeren tüpten salınan ışınımın tayfındaki en belirgin çizgi temel alınarak, metre yeniden tanımlandı. 1.650.763,73 adet kırmızı-turuncu ışığın dalga boyu (XKr = 605,7802103 nanometre) değeri 1 metreyi vermekte idi artık.

1960 yılında, lazer keşfedildi. Keşfinden bir süre sonra lazer ışığının frekansını belli bir yerde tutabilecek yöntemler ve düzenekler geliştirildi. Lazer ışığıyla istenen dalga boyunda ışınımın elde edilebilmesi ve elde ediliş kolaylığı, standart metrenin yeniden tanımını gerektiriyordu.

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 için tam 23 yıl beklendi.

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

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. Günümüzde kullandığımız 1 metre ışığın 1/299.729.458.6 saniyede aldığı yoldur.

Bu tarihten itibaren ışığın 1975 yılında ölçülen boş­luktaki hız değeri, belirsizliği 0 olan sa­bit değer kabul edilerek, metre birimi el­de edildi. Böylece uzunluk standardının ta­nımı fiziksel bir olaya dayandırılmış oldu.

Sonunda standart tanımımızı bir kesinliğe oturtabilmiş olduk bu sayede…

Kaynaklar:

Osman DemircanBilim Teknik – Haziran 1985

Da vinci Learning – Kesinlik/ Zaman – Mesafe Belgeseli

Tanfer Yandayan; Bilim Teknik – Eylül 2012

Matematiksel

 

Yazıyı Hazırlayan: Sibel Çağlar

Kadıköy Anadolu Lisesi, Marmara Üniversitesi, ardından uzun süre özel sektörde matematik öğretmenliği, eğitim koordinatörlüğü diye uzar gider özgeçmişim… Önemli olan katedilen değil, biriktirdiklerimiz ve aktarabildiklerimizdir bizden sonra gelenlere... Eğitim sisteminin içinde bulunduğu çıkmazı yıllarca iliklerimde hissettikten sonra, peki ama ne yapabilirim düşüncesiyle bu web sitesini kurmaya karar verdim. Amacım bilime ilgiyi arttırmak, bilimin özellikle matematiğin zihin açıcı yönünü açığa koymaktı. Yolumuz daha uzun ve zorlu ancak en azından deniyoruz.

Bunlara da Göz Atın

Matematikten Anlamıyorum’ Demeyi Bırakın!

Aşağıda okuyacağınız yazı, bir eğitim bilimleri öğretmenin, öğrencilerinin sıra matematik ile ilgili bir işlem yapmaya …

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

ga('send', 'pageview');