Uluslararası Birim Sistemi

Ölçü birimlerine bir standart getirmek için 1790’larda Fransa’da metrik sistem oluşturulmuştu. Bu sistemde sadece iki temel birim vardı: uzunluk için metre, kütle için kilogram. Daha sonraları 1830’larda Gauss uzunluk, kütle ve zaman birimlerini içeren tutarlı bir sistem oluşturmak için ilk çalışmaları yaptı. Metrik sistem çeşitli değişikliklerden sonra 1948 yılında yeniden gözden geçirildi ve bugün Uluslararası Birim Sistemi (SI) olarak adlandırılan ölçü sisteminin temelleri atıldı.

SI başından beri zamanla gelişen bir sistem olarak tasarlanmıştı. Sistem, birimlerin yanı sıra ön ekler (santi, mili, mikro...) de içeriyordu ve teknolojik gelişmelerle beraber temel birimlerin tanımları güncellenecekti. Geçmişte bu doğrultuda çeşitli değişiklikler yaşandı. Örneğin metrenin tanımı 1983’te, saniyenin tanımı 1997’de güncellendi. 2011 ve 2014 yıllarında yapılan Ağırlıklar ve Ölçüler genel konferanslarında temel kütle birimi olan kilogramın yeniden tanımlanması tartışıldı. Yakın gelecekte kilogramın Planck sabiti üzerinden yeniden tanımlanması planlanıyor. İnsan eliyle yapılmış bir cisme dayalı eski tanımın doğadaki bir sabite dayalı bir tanımla değiştirilmesiyle kilogramın çok uzun yıllar geçerliliğini koruyabilecek yeni bir tanımı olacak.

SI ilk oluşturulduğunda temel birimler olarak sadece kilogram, metre ve saniyeyi içeriyordu. 1954 yılında temel elektrik akımı birimi olarak amper, temel sıcaklık birimi olarak kelvin ve temel aydınlanma birimi olarak kandela da siteme dâhil edildi. Son olarak 1971 yılında mol de temel madde miktarı birimi olarak SI’daki yerini aldı.

Uluslararası Birim Sistemi’nin çeşitli ülkeler tarafından kabul edildiği tarihler

SI’nın içerdiği yedi temel birim, fiziksel nicelikleri ifade etmek için kullanılan yapı taşlarıdır. Türemiş birim olarak adlandırılan pek çok birim, bu yapı taşlarının kuvvetlerinin alınmasıyla ve birbirleriyle çarpılmasıyla elde edilir. Örneğin birim zamanda alınan yolu ifade etmek için hız kavramı kullanılır. Bu niceliğin birimi temel uzunluk birimi olan metrenin temel zaman birimi olan saniyeye oranıdır: metre/saniye. Bazı türemiş birimlerin özel adları vardır. Bu birimlerin 1’den farklı hiçbir sayısal çarpan içermeyenlerine tutarlı birimler denir. Örneğin kuvvet birimi olan Newton ve basınç birimi olan Pascal tutarlı birimlerdendir. Bu birimler temel birimler cinsinden sırasıyla kilogram x metre/saniye² ve kilogram/metre x saniye² olarak ifade edilir.

Temel birimlerin katlarını ifade etmek için ön ekler kullanılır. Örneğin kilo bin katı, mili binde biri, mikro ise milyonda biri ifade eder. Metrenin bin katına kilometre, binde birine milimetre, milyonda birineyse mikrometre denir. Benzer örnekler temel zaman birimi olan saniye için de verilebilir. Ancak temel kütle biriminin katları sanki temel birim kilogram değil de grammış gibi adlandırılır. Örneğin kilogramın binde birine milikilogram değil gram, milyonda birineyse mikrokilogram değil miligram denir.

Her ne kadar SI’da yer alan birimler tüm fiziksel nicelikleri ifade etmek için yeterli olsa da SI’da yer almayan pek çok birim bugün bilimsel, teknik ve ticari yazında kullanılmaya devam ediliyor. Bu birimler arasında litre, dakika, saat, hektar, elektronvolt, bar, angström ve astronomi birimi sayılabilir. Bu birimlerin bazıları temel birimler cinsinden doğrudan tanımlanabilir ancak tutarlı birim değillerdir. Örneğin bir dakika 60 saniyedir ve tanımında 1’den farklı bir sabit içerdiği için tutarlı birim değildir. SI’da yer almayan bazı birimlerin SI birimleri cinsinden neye denk olduğununsa deneylerle bulunması gerekir. Örneğin elektronvolt, değeri deneylerle belirlenmesi gereken ve SI’da yer almayan birimlerden biridir.

SI’daki temel birim tanımları esasen sadece en hassas ve tekrarlanabilir ölçümlerin nasıl yapılabileceğini söyler. Bu tanımların gerçeğe dönüştürülmesi açısından uygulanan prosedürler ve ölçümdeki belirsizlikler de önemlidir.

2007 yılında yapılan Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı’nda kilogramın tanımının güncellenmesi ve SI birimlerinin daha kararlı hale getirilmesi için çeşitli hedefler konuldu:

. Işık hızına ek olarak doğadaki dört sabitin (Planck sabiti, temel elektrik yükü, Boltzmann sabiti ve Avagadro sabiti) daha değerlerinin kesin olarak tanımlanması

. Büyük K’nın işlevinin sona ermesi

. Kilogramın, amperin, kelvinin ve molün güncel tanımlarının gözden geçirilerek yeniden düzenlenmesi

. Tüm temel birimlerin tanımlarının vurguyu doğadaki sabitler üzerine alacak şekilde yeniden ifade edilmesi

2010 yılında yapılan Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı’nda bu hedeflere ulaşmak için yapılan çalışmalar gözden geçirildi ve yeterli bulunmadı. Bugün de bu durum değişmiş değil. Ancak Kasım 2018’de yapılacak konferansa kadar hedeflere ulaşılacağı ve bu konferanstan sonra SI temel birimlerinin güncelleneceği tahmin ediliyor.

• Sheikh, K., “The kilograms’s makeover is almost complete”, Scientific American, Eylül 2016.