¿Cómo se definieron las unidades?

Me preguntaba cómo los humanos podemos estar seguros de que un metro es un metro y que un segundo es un segundo. Hoy en día, a excepción del kilogramo, todas las demás unidades están bien definidas utilizando técnicas de alta precisión (frecuencia de las vibraciones de los átomos o cosas por el estilo). Pero al final, todas las unidades están relacionadas entre sí y la definición de cada unidad se basa en una combinación de otras unidades. Debe haber algunas fuentes viables que tengan valores medibles constantes que usamos para definir las unidades básicas. ¿Cuáles son esas fuentes?

Para explicar más vamos a empezar con el metro. De wikipedia, la definición es: El metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299,792,458 de segundo. Entonces, aquí está claro que la definición de un metro se basa en la precisión de cómo definimos un segundo.

Ahora veamos el segundo:

la duración de 9192631770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

¿Cómo se calcula este período? El sensor probablemente tiene algunas ecuaciones que implican transformaciones usando otras unidades como Kg, etc.

¿Dónde se detiene este bucle?

EDITAR:

Creo que estaba un poco equivocado. No todas las unidades están directamente relacionadas y existen 3 unidades totalmente independientes que son: Tiempo (segundo), Temperatura (kelvin) y Masa (kilogramo). El tiempo y la temperatura están bien definidos, pero el kilogramo aún no está claro. Cada unidad existente se puede transformar en una combinación de esas tres. Significa que todas las unidades basadas en Kilogramo no son absolutas.

Tu pregunta no me queda clara. ¿Estás preguntando si hay alguna manifestación física de las unidades básicas, como la del kilogramo?
Edité mi pregunta. Espero que sea más claro ahora.

Respuestas (4)

En resumen, hasta ahora, el k gramo era arbitrario, pero ahora la gente está tratando de definirlo en base a constantes universales

Hay un proceso en curso para tratar de vincular todas las unidades a constantes universales. Esto ya se ha hecho para el segundo (usando cesio) y el metro (usando la velocidad de la luz en el vacío)

Sin embargo, el kilogramo es un poco menos sencillo. Una lectura interesante es la propuesta de revisión de unidades SI . Propone vincular el kg a la constante de Plank h , sino también para vincular a Kelvin k a la constante de Stefan-Boltzman k y más de estas construcciones.

La idea es que estas constantes universales son las únicas cosas en el mundo que nunca cambiarán (por lo tanto, 'constante'), y estas constantes deberían ser las únicas cosas en las que deberían basarse las unidades.

Y algún día encontremos una manera de cambiar las constantes...

La duración de 9192631770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. ¿Cómo se calcula este período? El sensor probablemente tiene algunas ecuaciones que implican transformaciones usando otras unidades como Kg, etc.

El número de periodos de cualquier cosa no se calcula, se cuenta, al menos en principio. Para contarlos, sí, es posible que deba usar equipos técnicos que usen otros principios conocidos para operar, pero al final solo se trata de contar. La operación de este equipo podría usar algunas definiciones de unidades no estándar, por lo que lang ya que cuentan con precisión.

Espero que aborde al menos una de sus inquietudes.

Quise decir cómo se calcula el período y no cómo se cuenta el número de períodos. Pero ahora veo que un segundo se define como una convención de contar transiciones de nivel en cesio. Esto significa que las únicas unidades de las que estamos seguros son el tiempo y la distancia y sus combinaciones, y también la temperatura. Todo lo demás todavía no es absoluto debido al Kilogramo.

Hablando de una fuente "viable" , podemos hablar de tiempo, ¿cuánto tiempo se tarda en ir de mi casa a la tienda de comestibles? 10 minutos en bicicleta. ¿Cuánto se tarda de Los Ángeles a Boston? 0,04 segundos luz, o 4 horas de coche, o 5 semanas en un barco, etc.

Entonces vemos que podemos usar el tiempo para definir otras unidades, sin mencionar que realmente usamos el tiempo para definir muchas otras unidades.

Desafortunadamente, la mayoría de las unidades se basan en el Kg y todavía no está bien definido en la actualidad.
  1. En el SI hay 7 unidades básicas independientes: metro, kg, segundo, amperio, kelvin, mol, candela.
  2. Mucha gente piensa que los últimos 3 (kelvin, mol, candela) no deberían ser unidades base, y tienen buenos puntos para cada caso.
  3. Algunos físicos teóricos piensan que hay incluso menos unidades básicas, de lo que todavía no estoy convencido.
  4. Todas las unidades base son "aleatorias", (9192631770 períodos es aleatorio y 1 período es aleatorio).
  5. Todas las demás unidades son "unidades derivadas" y, por lo tanto, ya no son aleatorias (dadas las unidades base), (bueno, casi todas las demás unidades).
  6. La elección de las cantidades base (por ejemplo, qué cantidades se seleccionan para las unidades base) también es aleatoria. Por ejemplo, sería posible elegir el culombio como unidad base en lugar del amperio.
  7. El concepto de unidades base no es muy importante en el mundo real. Sin embargo, es interesante por razones fundamentales.
  8. En muchos campos de la física es común calcular en " unidades naturales " que se supone que son menos aleatorias. Se puede argumentar que la unidad atómica de carga, e, es menos aleatoria que el coulomb. Sin embargo, dado que realmente no entendemos por qué e tiene el valor que tiene, también puede considerarse aleatorio. Al final depende de la definición de "aleatorio".
  9. Más importante es que un sistema de unidad sea " coherente ". Esto permite fórmulas simples.
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