Hãy tưởng tượng bạn đang cầm thước đo chiều dài của món đồ chơi yêu thích và bạn thấy nó có kích thước chính xác là 1 mét. Nhưng điều đó có nghĩa gì? Làm thế nào mà mọi người quyết định một mét nên là gì? và nên dài bao nhiêu ? Nếu bạn từng nghĩ về điều này, bạn không đơn độc. Cùng mình tìm hiểu trong bài viết này nhé !
Để hiểu cách định nghĩa một mét, hãy quay ngược thời gian. Ngày xửa ngày xưa, con người sử dụng các bộ phận cơ thể như bàn chân và bàn tay để đo lường mọi thứ. Phương pháp này tuy tiện lợi nhưng lại không chính xác lắm. Vì vậy, nhu cầu về một đơn vị đo lường tiêu chuẩn trở nên cần thiết. Và khái niệm về đơn vị đo lường ra đời.
Phần 1: Lịch sử của đơn vị mét
1. Đo lường từ thời cổ đại
Rất lâu trước khi máy đo được thiết lập, các nền văn minh cổ đại đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đo chiều dài. Ví dụ, người Ai Cập sử dụng cubit, đơn vị đo lường độ dài của cẳng tay từ khuỷu tay đến đầu ngón giữa. Người La Mã có đơn vị của họ được gọi là “pes” hoặc foot, vấn đề là các đơn vị này có chiều dài khác nhau.
Vì vậy các đơn vị này không nhất quán và khác nhau ở mỗi người và mỗi nơi. Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng xây dựng một kim tự tháp hoặc một công trình kiến trúc lớn bằng chân của những người khác nhau! Sự không nhất quán này dẫn đến việc tìm kiếm một hệ thống đo lường thống nhất hơn.
2. Định nghĩa đầu tiên về mét
Vào thế kỷ 18, các nhà khoa học Pháp đã quyết định tạo ra một đơn vị đo lường thống nhất. Họ định nghĩa 1 mét là một phần mười triệu của khoảng cách từ xích đạo đến Bắc Cực, đo dọc theo kinh tuyến đi qua Paris. Phương pháp này nhằm mục đích tạo ra một phép đo dựa trên một thứ không đổi trong tự nhiên – kích thước của Trái đất.
Để hiện thực hóa điều này, người ta đã đúc một thanh hợp kim gồm 90% bạch kim và 10% iridium, có chiều dài chính xác như vậy. Nhưng cách này không thực sự hoàn hảo vì phải bảo quản thanh mẫu trong điều kiện đặc biệt để tránh biến dạng theo thời gian.
Việc bảo quản thanh mét thực sự không đơn giản. Nó phải được giữ ở nhiệt độ không đổi và được bảo vệ khỏi hư hỏng vật lý để đảm bảo độ chính xác của nó. Bất chấp những thách thức này, thanh mét vẫn là tiêu chuẩn trong gần một thế kỷ.
Phần 2: Sự phát triển của đơn vị mét
1. Bước sóng ánh sáng
Khi khoa học tiến bộ thì các phương pháp đo lường cũng tiến bộ. Để cải thiện độ chính xác và sự ổn định của đơn vị mét, vào năm 1960, người ta đã chuyển sang sử dụng bước sóng ánh sáng. 1 mét được định nghĩa bằng 1.650.763,73 lần bước sóng của ánh sáng màu da cam do Krypton-86 phát ra trong chân không. Phương pháp này cải thiện độ chính xác vì bước sóng ánh sáng ổn định hơn nhiều so với vật thể.
Sử dụng ánh sáng làm cơ sở để đo lường đã loại bỏ các vấn đề hao mòn vật lý và thay đổi môi trường ảnh hưởng đến tiêu chuẩn. Nó đánh dấu một bước tiến đáng kể trong việc đảm bảo độ chính xác của đồng hồ.
Cách này tuy hiệu quả hơn nhưng vẫn có những hạn chế nhất định.
2. Tốc độ ánh sáng
Phát minh ra tia laser và việc đo chính xác tốc độ ánh sáng trong chân không đã đưa đến định nghĩa hiện đại về mét. Từ năm 1983, 1 mét được định nghĩa là khoảng cách mà ánh sáng di chuyển trong chân không trong khoảng thời gian 1/299.792.458 giây. Điều này mang lại độ chính xác cực kỳ cao và là tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. Định nghĩa này tận dụng tốc độ không đổi của ánh sáng, một hằng số cơ bản của tự nhiên và không thay đổi.
Định nghĩa hiện đại này đảm bảo rằng đồng hồ vẫn cực kỳ chính xác và nhất quán, bất kể nó được đo ở đâu và khi nào. Nó đại diện cho đỉnh cao của độ chính xác khoa học và sự hiểu biết của chúng ta về thế giới vật chất.
Phần 3: Tại sao độ chính xác lại quan trọng như vậy ?
Bạn có thể thắc mắc tại sao tất cả những nỗ lực này để xác định một đồng hồ đo chính xác lại quan trọng đến vậy. Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, một sai sót nhỏ có thể không tạo ra sự khác biệt lớn. Nhưng trong nghiên cứu khoa học, kỹ thuật và sản xuất, độ chính xác là rất quan trọng. Hãy xem xét việc xây dựng các tòa nhà, việc tạo ra các bộ phận cho máy móc hoặc công nghệ đằng sau hệ thống GPS – tất cả những điều này đều yêu cầu các phép đo chính xác và đáng tin cậy.
Trong thời kỳ công nghiệp hiện đại, độ chính xác của các đơn vị đo lường trở nên vô cùng quan trọng. Các máy móc, thiết bị công nghiệp đều yêu cầu độ chính xác cao để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn. Nếu không có một thang đo chuẩn như mét, việc sản xuất và lắp ráp các chi tiết máy sẽ gặp rất nhiều khó khăn.
Trong nghiên cứu khoa học cũng vậy, đặc biệt là vật lý và thiên văn học, mét là đơn vị đo lường không thể thiếu. Nó giúp các nhà khoa học tính toán và đo đạc các hiện tượng tự nhiên một cách chính xác và nhất quán trên toàn thế giới.
Phần 4: Những thách thức và tương lai của đơn vị mét
Mặc dù đơn vị mét hiện tại rất chính xác, nhưng các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm những phương pháp mới để cải thiện độ chính xác này. Các nghiên cứu về lượng tử học và các hiện tượng vật lý mới có thể đưa đến những định nghĩa khác trong tương lai.
Trong tương lai, có thể chúng ta sẽ thấy các định nghĩa mới về mét dựa trên những phát hiện khoa học mới. Điều này sẽ giúp chúng ta tiếp tục duy trì sự chính xác và đồng nhất trong các đơn vị đo lường, từ đó hỗ trợ cho sự phát triển của khoa học và công nghệ.
Ai biết được một ngày nào đó, chúng ta có thể nhìn lại định nghĩa hiện tại của mình về đồng hồ đo và coi nó chỉ là một bước nữa trong hành trình khám phá khoa học của nhân loại.
Kết luận
Câu chuyện về đơn vị mét không chỉ là câu chuyện về đo lường mà còn là câu chuyện về sự phát triển của khoa học và công nghệ. Từ những thanh hợp kim đơn giản cho đến ánh sáng và tốc độ ánh sáng, đơn vị mét đã trải qua một hành trình dài để trở thành tiêu chuẩn đo lường chính xác và ổn định nhất hiện nay. Và có thể, trong tương lai, chúng ta sẽ còn thấy những định nghĩa mới và tiến bộ hơn về đơn vị này.
