Experimente für das neue Internationale Einheitensystem (SI)

 

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Experimente für das neue Internationale Einheitensystem (SI)

ISBN: 0030834X   |   Erscheinungsjahr: 2016    |    Auflage: 1
Seitenzahl: 120   |    Einband: Broschur    |    Gewicht: 412 g
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Vorwort

Der Herbst des Jahres 2018 wird, soviel ist heute schon sicher, für einen Eintrag in die Geschichtsbücher der Wissenschaft sorgen. Und es könnte sogar sein, dass nicht nur die Wissenschaftsgeschichte von dem Ereignis Notiz nimmt, sondern auch viel grundsätzlicher die Kulturgeschichte.Denn in jenem Herbst des Jahres 2018 soll etwas mit Brief und Siegel versehen werden, woran schon seit Jahren und Jahrzehnten mit höchster Messkunst in den Nationalen Metrologieinstituten gearbeitet wird: an einer grundlegenden Revision des Internationalen Einheitensystems (Système International d’unités, kurz: SI). Die (Basis-)Einheiten werden auf eine so fundamentale Art neu definiert werden, dass von einem Paradigmenwechsel gesprochen werden muss. Nicht mehr eine ausgewählte kleine Mengevon Basiseinheiten, mit all ihren historischen Zöpfen, Willkürlichkeiten und Idealisierungen, werden von diesem Moment an der Welt die Maße sagen, sondern vielmehr eine Menge von Naturkonstanten. Also jene „Objekte“, die im Gegensatz zu jeder Maßverkörperung wirklich unveränderlich sind. Heute hat man Einheiten und bestimmt in diesem Einheitensystem die Werte der Naturkonstanten – was zu dem bemerkenswerten Umstand führt, dass sich die Werte der Naturkonstanten permanent ändern, weil sich in diesen Werten unsere Messmöglichkeiten widerspiegeln. Morgen, also nach dem Herbst 2018, kehrt sich dieses Verhältnis um: Aus festgelegten Werten der Naturkonstanten ergeben sich die Einheiten als Schlussfolgerung. Wenn die Naturkonstanten wirklich konstant sind, hat unser Einheitensystem dann die festeste und zuverlässigste Basis, die sich denken lässt. Diese Einheiten sind dann in einem ganz wörtlichen Sinne universell: Sie sind prinzipiell im gesamten Universum anwendbar. Lax gesagt: Auch ein Marsianer könnte dann verstehen, was ein Kilogramm ist. (Was heute nicht möglich ist, es sei denn wir schickten ihm das Ur-Kilogramm, also jenes „metrologisch heilige“ Stück Metall aus dem Tresor des Internationalen Büros für Maß und Gewicht in Sèvres, Frankreich.) Der Gedanke, die Einheiten derart universell zu definieren, ist nicht neu, sondern ein Kind des ausgehenden 19. Jahrhunderts. Schon James Clerk Maxwell hatte um 1870 eher atomare Größen zur Definition der Einheiten im Sinn: “If, then, we wish to obtain standards of length, time, and mass which shall be absolutely permanent, we must seek them NOT in the dimensions, or the motion, or the mass of our planet, but in the wave-length, the period of vibration, and the absolute mass of these imperishable and unalterable and perfectly similar molecules.” Address to the Mathematical and Physical Sections of the British Association Und dann war es vor allem der große Max Planck, der „Constanten“ ins Spiel brachte, als er sein Strahlungsgesetz formulierte: „Dem gegenüber dürfte es nicht ohne Interesse sein zu bemerken, dass mit Zuhülfenahme der beiden […] Constanten a und b die Möglichkeit gegeben ist, Einheiten für Länge, Masse, Zeit und Temperatur aufzustellen, welche, unabhängig von speciellen Körpern und Substanzen, ihre Bedeutung für alle Zeiten und für alle, auch ausserirdische und aussermenschliche Culturen notwendig behalten und welche daher als ‚natürliche Maaßeinheiten‘ bezeichnet werden können.“ Ann. Physik 1, 69 (1900) In manchen Reservaten der Wissenschaft, vorzugsweise der Theoretischen Physik, kamen die natürlichen Einheiten Plancks tatsächlich zum Zuge, aber dies dann eher als Gedankenspiel und nicht als praktische Einheiten. Die Revision des Einheitensystems, die jetzt verhandelt wird, will dagegen durchaus alltagstauglich sein, und sie wird diesen Anspruch auch einlösen, zumal auf der Basis der neuen Definitionen die Darstellung und Weitergabe der Einheiten prinzipiell immer weiter verbessert werden kann. Im neuen Einheitensystem sind keinerlei technologische Barrieren mehr eingebaut. Insofern ist das geplante neue Einheitensystem ein Meilenstein der Wissenschaftsgeschichte und, in absehbarer Zeit nach der Neudefinition, auch der Technikgeschichte. Aber es ist wegen seiner Universalität noch deutlich mehr: Es ist ein Meilenstein in der Kulturgeschichte. Vom Mittelalter bis weit ins 18. /19. Jahrhundert waren die Einheiten „fürstlich bestimmt“ und im Wesentlichen regional. Dann kamen die Revolutionäre in Frankreich Ende des 18. Jahrhunderts. Jetzt wurden Füße, Ellen und Meilen, Linien, Klafter und Ruten abgelöst durch ein Maß, das dem Planeten Erde abgerungen wurde – die Welt erlebte die Geburt des Meters und mit ihm des Kilogramms. Mit der Meterkonvention und allen beitretenden Staaten wurden diese Einheiten global. Heute leben wir auf unserem Planeten mit einem einheitlichen Maßsystem (bis auf wenige Ausnahmen). Und in 2018 erfolgt dann der Schritt über unseren kleinen Planeten hinaus. Die Einheiten legen ihren antropomorphen Mantel ab. Ich bin sicher: Sie werden nicht frieren, sondern die neue Freiheit genießen

PTB-Mittilungen 2/2016