Om du är infödd eller till och med en långvarig bosatt i USA, har du förmodligen internaliserat två grundläggande saker om det metriska systemet: Resten av världen använder det som det primära mätsystemet för i princip allt som är mätbart, medan USA för det mesta inte gör det.
Om du kommer utanför USA, skulle det vara rimligt att du undrar vad det är för uppehåll; trots allt är det metriska systemet ”uppenbarligen” överlägset alla andra mätsystem, av vilka några har enheter som är pittoreska bortom beskrivning.
Det metriska systemet är till största delen en modell av utsökt matematisk symmetri och enkelhet. Det är inte svårt att förklara varför forskare använder det metriska systemet för vetenskapliga mätningar; genom att strukturera enheterna som hänför sig till en given fysisk kvantitet (t.ex. längd, massa eller temperatur) runt på varandra följande potenser av 10, systemets olika storleksnivåer gör en viss intuitiv mening. (Vad är lättare att göra i huvudet, konvertera 10 kilometer till meter eller konvertera 10 miles till fot?)
Vad är det metriska systemet?
Det metriska systemet är det internationella systemet för vikter och mått. Det används universellt i det vetenskapliga samfundet, men att säga att det inte har lyckats fånga in i USA skulle avsevärt underskatta landets ovilja att anpassa sig på detta område. När kan du som amerikan senast minnas att du köpte ett känt antal liter bensin? Vet du din egen längd i meter eller din massa i kilogram?
Det metriska systemet är ett decimalsystem – det är den tekniska termen för allt som har med det arabiska systemet att göra siffror, 0 till 9, används över hela världen. I det här systemet, när du flyttar ett tals decimalkomma (”punkten” i ett tal) en plats till vänster eller höger, dividerar eller multiplicerar du talet med 10 respektive.
En decimal kan placeras i slutet av ett tal som saknar en, och lika många nollor placeras till höger om den som du vill, utan att ändra dess värde. Detta kan vara användbart när du förbereder omvandlingar mellan metriska enheter: Till exempel, 1 km = 1 000 km = 1 000 m, eftersom 1 km = 103 m.
Ursprunget till det metriska systemet
Det metriska systemet antogs först officiellt i Frankrike 1795, med särskild tonvikt på meter , eller meter (m), och kilogram (kg). Systemets geografiska rötter förklarar varför ”International System” förkortas ”SI” – på franska är detta Système Internationale.) Efter den franska revolutionen 1789 önskade forskare ett mindre krångligt sätt att konvertera mellan enheter av samma kvantitet .
Ser på moderna icke Enbart -metriska längdenheter, tänk på hur konstigt det är att en fot har 12 tum, en gård har 3 fot, en furlong har 220 yards och en mil har 8 furlongs. Om någon bad dig att konvertera 9,25 yards till mindre enheter, förväntas du inkludera både fot och tum tillsammans med en bråkdel av resten om det behövs. I det här fallet, (9.25text { yd})(3text{ ft/yd}) = 27,75text{ fot}
Men hur många tum är 0,75 fot? Att multiplicera detta tal med (12 tum) ger 9 tum, så svaret är 27 ft 9 tum. Inte ”raketvetenskap”, men inte heller bekvämt!
Det bestämdes smart att en fysisk konstant som förmodligen aldrig skulle förändras väljas som en basenhet. Avståndet lika med 1/10 000 000 av avståndet från endera polen till ekvatorn valdes, ett avstånd som nu kallas meter ).
Mätaren är startpunkten för en mängd andra metriska enheter. Till exempel valdes standardenheten för massa, kilogram, för att representera mängden materia i exakt 1 liter (L) rent vatten, vilket är 1/1000 av en kubikmeter (m3).
De sju grundläggande måttenheterna
Det metriska systemet har sju grundläggande måttenheter. ”Basic” betyder att styrkan av 10 underförstått är standardbäraren för hela intervallet för den kvantiteten. Detta är oftast antingen av historiska skäl eller för att grundenheten motsvarar något i de flestas gemensamma erfarenhet. Dessa är, med ytterligare information:
Längd – meter (m): Detta är ett mått på rent avstånd, som i ”Hur långt är det från New York till London?” eller förskjutning av ett föremål, som i ”Hur långt gick du för att flyga från New York till London?” Den moderna vetenskapliga standarden är baserad på ljusets hastighet i ett vakuum, inte en del av jordens yta.
Massa – kilogram (kg): Tidigare definierad som massan av 1 kubikdecimeter vatten, vilket gör 1 liter (L) vatten lika med 1 kilogram (kg), den moderna definitionen bestämdes med hjälp av ”atomära” kriterier.
Tid – sekund(er): Denna väsentliga kvantitet möjliggör definition och beräkning av förskjutning (m/s) och acceleration (m/s2). Dess invers, cykler per sekund, är väsentlig i studiet av elektromagnetiska vågor, och enheten för detta är hertz (Hz).
Mängd ämne – mullvad (mol) : En mol (mol) av något ämne innehåller exakt 6,02214076 × 1023 basenheter. Detta tal är i huvudsak grunden för modern kemi och har sitt ursprung till egenskaperna hos grundämnet kol, vars 1 mol har en massa på exakt 12 gram (g).
Elektrisk ström – ampere (A eller ampere): Detta representerar mängden elektrisk laddning förbi en punkt i rymden per tidsenhet. 1 A är lika med ett flöde av en grundläggande laddningsenhet (dvs. den på en proton eller en elektron) per sekund.
Temperatur – kelvin (K) : Den grundläggande enheten för temperaturmätning är också den mest oklara. Den valdes eftersom dess nollpunkt representerar den lägsta möjliga teoretiska temperaturen. Det är faktiskt Celsius (C)-skalan skiftad uppåt med 273 grader, eller 0 grader Celsius = 273 K.
Till skillnad från Celsius och Fahrenheit ( F) skalor, som ofta visas med en gradsymbol (°), K är inte kopplad till en gradsymbol.
Ljusintensitet – candela (cd): Denna mer obskyra enhet beskriver utsignalen från objekt som avger elektromagnetisk strålning, såsom stjärnor och glödlampor.
Forskare drar nytta av ett gemensamt mätsystem så att de kan kommunicera teorier, idéer och viktigast av allt data på ett sätt som alla förstår, om inte intuitivt än lätt nog. (Vissa läsare minns kanske de dagar då olika märken av Android-telefoner var och en hade en unik typ av USB-laddningskabel, snarare än den universella typen som finns tillgänglig nu. Det är en grov analogi, men de flesta håller med om att denna branschförändring har gjort världen enklare plats för alla Android-användare.)
Det är praktiskt taget omöjligt att förstå någon modern, datarik forskning inom naturvetenskap eller fysik utan att hänvisa till det metriska systemet och vara kunna kontextualisera talen och enheterna som den innehåller.
USA och det metriska systemet
USA:s kongress antog Metric Conversion Act från 1975 i ett första försök att öka användningen av det metriska systemet i USA, men gjorde ingenting för att säkerställa att det skulle antas; det var mer en ”provballong”. Den här ballongen flöt inte särskilt högt, och idag är de främsta förespråkarna för användningen av det metriska systemet i USA vissa federala myndigheter och ambitiösa utbildare.
En lista över vanliga prefix som används i det metriska systemet finns i Resurser. (Intressant trivia: Trots sitt ringa värde är pF, eller picofarad – en biljondel av en Farad – ett typiskt värde för kapacitans i elektriska kretsar.)
