Kilogrammet er ikke noget mere. I stedet er det en abstrakt idé om lys og energi.
Fra i dag (20. maj) har fysikere erstattet det gamle kilogram - en 130 år gammel, platin-iridiumcylinder, der vejer 2,2 pund (1 kilogram), der sad i et rum i Frankrig - med en abstrakt, uforanderlig måling baseret på kvadrillioner af lyspartikler og Plancks konstante (et grundlæggende træk i vores univers).
På en måde er dette en storslået (og overraskende vanskelig) præstation. Kilogrammet er fastgjort for evigt nu. Det kan ikke ændre sig over tid, da cylinderen mister et atom her eller et atom der. Det betyder, at mennesker kunne kommunikere denne masseenhed, hvad angår rå videnskab, til rumfarver. Kilometret er nu en simpel sandhed, en idé, der kan bæres overalt i universet uden at bryde med at bringe en cylinder med dig.
Og stadig… så hvad? Praktisk set vejer det nye kilogram inden for et par dele pr. Milliard nøjagtigt lige så meget som det gamle kilogram gjorde. Hvis du vejer 93 kg (204 pund) i går, vejer du 93 kg i dag og i morgen. Kun i nogle få snævre videnskabelige anvendelser gør den nye definition nogen forskel.
Hvad der virkelig er fascinerende her, er ikke, at praktisk talt den måde, de fleste af os bruger kilogrammet, vil ændre sig. Det var, hvor forbandt det viste sig at være nøje at definere en masseenhed overhovedet.
Andre grundlæggende kræfter er længe siden blevet forstået med hensyn til den grundlæggende virkelighed. Et sekund af tiden? Ifølge National Institute of Standards and Technology (NIST) var det engang defineret i forhold til svingningerne i et pendulur. Men nu forstår forskere et sekund, da den tid det tager et atom med cæsium 133 at gennemgå 9192.631.770 cyklusser for at frigive mikrobølgestråling. En meter? Det er afstanden lys kører i 1 / 299.792.458 sekund.
Men masse er ikke sådan. Vi måler normalt kilogram med hensyn til vægt - hvor meget skubber denne ting ned på en skala? Men det er en måling, der afhænger af, hvor du udfører den faktiske vejning. Den cylinder i Frankrig ville veje meget mindre, hvis du bragte den til månen, og endda en lille smule mere eller lille smule mindre, hvis du bragte den til andre dele af Jorden.
Som NIST forklarer, er det nye kilogram baseret på det grundlæggende forhold mellem masse og energi - forholdet delvist stavet i Einsteins E = mc ^ 2, hvilket betyder, at energi er lig med massen gange kvadraten af lyset. Masse kan konverteres til energi og vice versa. Og sammenlignet med masse er energi lettere at måle og definere i diskrete termer.
Det er takket være en anden ligning, endnu ældre end E = mc ^ 2. Fysikeren Max Planck viste i 1900, at E = hv ifølge NIST. Han viste, at i lille nok skala kan energi gå op og ned, og kun i trin. E = hv betyder, at energi er lig med "v" - hyppigheden af en partikel, som en foton - ganget med "h" - tallet 6.62607015 × 10 ^ minus34, også kendt som Plancks konstant.
"v" i E = hv skal altid være et heltal, f.eks. 1, 2, 3 eller 6.492. Ingen fraktioner eller decimaler tilladt. Så energi er i sin natur diskret, går op og ned i trin af "h" (6.62607015 × 10 ^ minus34).
Det nye kilogram samler E = mc ^ 2 og E = hv. Det gør det muligt for forskere at definere masse ud fra Plancks konstante, et uforanderligt træk i universet. En international koalition af videnskabslaboratorier mødtes for at foretage de mest præcise målinger af Plancks konstante endnu, bestemt inden for kun flere dele pr. Milliard. Den nye kilograms masse svarer til energien på 1,4755214 gange 10 ^ 40 fotoner, der svinger med de samme frekvenser som cæsium 133-atomer brugt i atomur.
Det er ikke den nemmeste ting at holde sig på en skala. Men som en idé er det meget mere bærbart end en cylinder af platin-iridiumlegering.
