DİGİMAX
09-29-2009, 18:32
Temel büyüklüklerin (uzunluk, kütle, zaman) ölçülmesinde bazı atomların belli salınımları veya titreşimleri alınmış. Bunların yerine başka atomlar kullanılarak aynı sonuçlar elde edilebilir mi? Temel büyüklüklerin ölçülmesinde uluslararası bir ölçü standardı var mı, SI sistemi haricinde? Bu büyüklüklerin ve türetilmiş büyüklüklerin belirlenmiş tanımları ve birimleri nelerdir? (Ali Güven)
Sorunuzu yanıtlamaya geçmeden önce, takdir edersiniz ki; ağırlık, uzunluk ve zamanı ölçmenin çok çeşitli yöntemlerinin bulunması doğal. Nitekim tarih boyunca değişik kültürlerde birbirinden farklı birimler kullanılmış. 1789 Fransız Devrimi'nden sonra Fransız Bilimler Akademisi tarafından, birimlerin standartlaştırılması yönünde ilk ciddi çabalar başlatılmış, örneğin uzunluk ve ağırlık birimleri olarak, metre ve kilogram için platinden birer prototip hazırlanarak saklanmış. Daha sonra metre prototipinin kullanılmasından vazgeçilmiş. Fakat kilogram prototipi hala kullanılıyor. Bu süreç sonunda nihayet, uluslararası bir standartlar sistemine (SI) gidilebildi. Bu süreç aslında hala devam ediyor ve temel birimlerin SI sistemindeki tanımları (şimdilik?) şöyle:
Uzunluk birimi, metre: Işığın boşlukta ve saniyenin 1/299 792 458 kesri süresince aldığı yola eşittir.
Kütle birimi, kilogram: uluslararası kilogram prototipinin kütlesine eşittir.
Zaman birimi, saniye: Sezyum-133 atomunun, uyarılmamış durumunun ('ground state') iki 'hiperfine' düzeyi arasındaki geçişin 9,192,631,770 periyoduna eşittir.
Elektrik akımı birimi, Amper: Dairesel kesiti ihmal edilebilir küçüklük, boyu sonsuz uzunlukta olan ve boşlukta birbirinden 1 metre uzaklıkta konumlandırılmış bulunan paralel iki doğrusal iletkenden geçirilmesi halinde bu iki iletken arasında, metre uzunlukları başına 2x10-7newton'luk kuvvete yol açan akım miktarına eşittir.
Termodinamik sıcaklık birimi, Kelvin: Suyun 3-faz noktasının ('triple point') termodinamik sıcaklığının 1/273.6'da birine eşittir.
Madde miktarı birimi, mol: 1. Herhangi bir sistemin temel unsurlarından, 0.012 kilogram C-12'de bulunan atom sayısı kadarını içeren madde miktarıdır. 2. Mol birimi kullanıldığında, temel unsurların belirtilmesi gerekir ve bunlar; atom, molekül, iyon, elektron, diğer parçacıklar veya belirli benzer parçacık grupları olabilir.
Aydınlatma birimi, mum: Belirli bir yönde 540x1012 hertz frekansında tek renkli ('monokromatik') radyasyon yayan ve bu yönde birim katı açı (steradyan) başına 1/683 watt ısıma yoğunluğuna sahip olan bir kaynağın aydınlatma yoğunluğuna eşittir.
Şimdi sorunuzu kısım kısım yanıtlamaya çalışayım.
"Temel büyüklüklerin (uzunluk, kütle, zaman) ölçülmesinde bazı atomların belli salınımları veya titreşimleri alınmış."
Bu ifadeniz temel büyüklüklerden sadece zaman birimi için geçerli. Yukarıdaki tanımlardan anlaşılacağı üzere, uzunluk ve kütle birimleri için bu söz konusu değil.
"Bunların yerine başka atomlar kullanılarak aynı sonuçlar elde edilebilir mi?"
Bu sorunuzun sadece zaman birimi için geçerli olduğu tespitinden hareketle: Cs-133 izotopu yerine başka bir atomun, benzeri; 'uyarılmamış halindeki iki enerji düzeyi arasındaki geçiş periyodunu temel alarak, Cs-133 izotopunun tanımladığı saniye uzunluğuna tam olarak eşit olmamakla birlikte, ona çok yakın bir sonuç elde edilebilirdi. Fakat; 'Buna ne gerek var?' sorusu bir yana, bir başka atomun 'geçiş periyotları'nı ölçme süreci, Cs-133'ünkinden daha zor olabilir veya aynı kolaylıkla tekrarlanabilir nitelikte olmayabilir.
"Temel büyüklüklerin ölçülmesinde uluslararası bir ölçü standardı var mı, SI sistemi haricinde?"
'Uluslararası Birimler Sistemi'ni simgeleyen 'SI' kısaltması, Fransızca 'Le Système International d'Unités'den geliyor ve bu sistem, modern metrik ölçüm sistemini oluşturuyor. 18 üyeli uluslararası bir kuruluş olan CGPM (CGPM, Conférence Générale des Poids et Mesures) tarafından 1960 yılında oluşturuldu ve benzeri paralel bir uluslararası çalışma yok. (niye olsun ki?)
SI birimler sistemini, MKS sistemi (MetreKilogramSaniye) olarak anımsamak da mümkün. Buna paralel bir CGS (SantimetreGramSaniye) sistemi de kullanımda. Ancak bu ikincisinin birimleri, elektrik ve manyetizma konularında biraz kullanışsız kaldığından, MKS sistemi daha yaygın olarak kullanılıyor.
"Bu büyüklüklerin ve türetilmiş büyüklüklerin belirlenmiş tanımları ve birimleri nelerdir?"
"Bu büyüklüklerin;" yani kütle, zaman ve uzunluk; tanımlarına girmeyelim isterseniz. Bunlar hakkında hepimizin az çok bir fikri var ve aslında bunu sormak istediğinizden emin değilim. Kaldı ki, sormuş olsaydınız eğer; başta zaman olmak üzere her üçüyle de ilgili, hem de felsefe ağırlıklı uzun bir sunuşa gereksinim doğardı.
"Türetilmiş büyüklüklerin tanımları ve birimleri" de keza, bu dar yerde ve zamanda biraz insafsız bir soru oluyor. Çünkü türetilmiş büyüklükleri biçimlendirebilmek için, ilgili konunun teorisini gündeme getirmek lazım. Hem de ve çünkü; temel büyüklüklerin birim tanımları bir kez yapıldıktan sonra, türetilmiş büyüklüklere gereksinim doğdukça ve onlar karşımıza çıktıkça, birimleri de doğal olarak beraberlerinde geliyor. En basitlerinden bir iki örnek:
Sürat, v=dx/dt: birimi m/s,
İvme, a=dv/dt: birimi m/s^2,
Kuvvet, F=m.a: birimi kg.m/s^2 veya Newton,
Enerji, E=F.d: birimi (kg.m/s^2).m=kg.m^2/s^2=newton.m=joule
gibi...
Sorunuzu yanıtlamaya geçmeden önce, takdir edersiniz ki; ağırlık, uzunluk ve zamanı ölçmenin çok çeşitli yöntemlerinin bulunması doğal. Nitekim tarih boyunca değişik kültürlerde birbirinden farklı birimler kullanılmış. 1789 Fransız Devrimi'nden sonra Fransız Bilimler Akademisi tarafından, birimlerin standartlaştırılması yönünde ilk ciddi çabalar başlatılmış, örneğin uzunluk ve ağırlık birimleri olarak, metre ve kilogram için platinden birer prototip hazırlanarak saklanmış. Daha sonra metre prototipinin kullanılmasından vazgeçilmiş. Fakat kilogram prototipi hala kullanılıyor. Bu süreç sonunda nihayet, uluslararası bir standartlar sistemine (SI) gidilebildi. Bu süreç aslında hala devam ediyor ve temel birimlerin SI sistemindeki tanımları (şimdilik?) şöyle:
Uzunluk birimi, metre: Işığın boşlukta ve saniyenin 1/299 792 458 kesri süresince aldığı yola eşittir.
Kütle birimi, kilogram: uluslararası kilogram prototipinin kütlesine eşittir.
Zaman birimi, saniye: Sezyum-133 atomunun, uyarılmamış durumunun ('ground state') iki 'hiperfine' düzeyi arasındaki geçişin 9,192,631,770 periyoduna eşittir.
Elektrik akımı birimi, Amper: Dairesel kesiti ihmal edilebilir küçüklük, boyu sonsuz uzunlukta olan ve boşlukta birbirinden 1 metre uzaklıkta konumlandırılmış bulunan paralel iki doğrusal iletkenden geçirilmesi halinde bu iki iletken arasında, metre uzunlukları başına 2x10-7newton'luk kuvvete yol açan akım miktarına eşittir.
Termodinamik sıcaklık birimi, Kelvin: Suyun 3-faz noktasının ('triple point') termodinamik sıcaklığının 1/273.6'da birine eşittir.
Madde miktarı birimi, mol: 1. Herhangi bir sistemin temel unsurlarından, 0.012 kilogram C-12'de bulunan atom sayısı kadarını içeren madde miktarıdır. 2. Mol birimi kullanıldığında, temel unsurların belirtilmesi gerekir ve bunlar; atom, molekül, iyon, elektron, diğer parçacıklar veya belirli benzer parçacık grupları olabilir.
Aydınlatma birimi, mum: Belirli bir yönde 540x1012 hertz frekansında tek renkli ('monokromatik') radyasyon yayan ve bu yönde birim katı açı (steradyan) başına 1/683 watt ısıma yoğunluğuna sahip olan bir kaynağın aydınlatma yoğunluğuna eşittir.
Şimdi sorunuzu kısım kısım yanıtlamaya çalışayım.
"Temel büyüklüklerin (uzunluk, kütle, zaman) ölçülmesinde bazı atomların belli salınımları veya titreşimleri alınmış."
Bu ifadeniz temel büyüklüklerden sadece zaman birimi için geçerli. Yukarıdaki tanımlardan anlaşılacağı üzere, uzunluk ve kütle birimleri için bu söz konusu değil.
"Bunların yerine başka atomlar kullanılarak aynı sonuçlar elde edilebilir mi?"
Bu sorunuzun sadece zaman birimi için geçerli olduğu tespitinden hareketle: Cs-133 izotopu yerine başka bir atomun, benzeri; 'uyarılmamış halindeki iki enerji düzeyi arasındaki geçiş periyodunu temel alarak, Cs-133 izotopunun tanımladığı saniye uzunluğuna tam olarak eşit olmamakla birlikte, ona çok yakın bir sonuç elde edilebilirdi. Fakat; 'Buna ne gerek var?' sorusu bir yana, bir başka atomun 'geçiş periyotları'nı ölçme süreci, Cs-133'ünkinden daha zor olabilir veya aynı kolaylıkla tekrarlanabilir nitelikte olmayabilir.
"Temel büyüklüklerin ölçülmesinde uluslararası bir ölçü standardı var mı, SI sistemi haricinde?"
'Uluslararası Birimler Sistemi'ni simgeleyen 'SI' kısaltması, Fransızca 'Le Système International d'Unités'den geliyor ve bu sistem, modern metrik ölçüm sistemini oluşturuyor. 18 üyeli uluslararası bir kuruluş olan CGPM (CGPM, Conférence Générale des Poids et Mesures) tarafından 1960 yılında oluşturuldu ve benzeri paralel bir uluslararası çalışma yok. (niye olsun ki?)
SI birimler sistemini, MKS sistemi (MetreKilogramSaniye) olarak anımsamak da mümkün. Buna paralel bir CGS (SantimetreGramSaniye) sistemi de kullanımda. Ancak bu ikincisinin birimleri, elektrik ve manyetizma konularında biraz kullanışsız kaldığından, MKS sistemi daha yaygın olarak kullanılıyor.
"Bu büyüklüklerin ve türetilmiş büyüklüklerin belirlenmiş tanımları ve birimleri nelerdir?"
"Bu büyüklüklerin;" yani kütle, zaman ve uzunluk; tanımlarına girmeyelim isterseniz. Bunlar hakkında hepimizin az çok bir fikri var ve aslında bunu sormak istediğinizden emin değilim. Kaldı ki, sormuş olsaydınız eğer; başta zaman olmak üzere her üçüyle de ilgili, hem de felsefe ağırlıklı uzun bir sunuşa gereksinim doğardı.
"Türetilmiş büyüklüklerin tanımları ve birimleri" de keza, bu dar yerde ve zamanda biraz insafsız bir soru oluyor. Çünkü türetilmiş büyüklükleri biçimlendirebilmek için, ilgili konunun teorisini gündeme getirmek lazım. Hem de ve çünkü; temel büyüklüklerin birim tanımları bir kez yapıldıktan sonra, türetilmiş büyüklüklere gereksinim doğdukça ve onlar karşımıza çıktıkça, birimleri de doğal olarak beraberlerinde geliyor. En basitlerinden bir iki örnek:
Sürat, v=dx/dt: birimi m/s,
İvme, a=dv/dt: birimi m/s^2,
Kuvvet, F=m.a: birimi kg.m/s^2 veya Newton,
Enerji, E=F.d: birimi (kg.m/s^2).m=kg.m^2/s^2=newton.m=joule
gibi...