METRENİN ÖYKÜSÜ

Metrenin Öyküsü

1790'lara kadar tüm dünyada, 18. yüzyılda öncelikle Avrupa'da birbirinden çok farklı uzunluk ölçüleri kullanılıyordu. Şehirlerarası ilişkiler arttıkça, farklı uzunluk ölçülerini kullanmanın yarattığı kargaşa da kendini göstermeye başladı. Kargaşadan en çok rahatsız olan ülke Fransa oldu.

Bu kargaşa İngiltere'de yoktu; Onlar 13. asırndan beri demirden yapılmış bir "yard" temel alan uzunluk ölçüleri kullanıyorlardı. Bir "yard" her yerde üç "feet" ve her "feet" 12 inçti. Bu nedenle İngiliz Krallığı, Fransa'nın 1790’da yaptığı ölçülerin standartlaştırılmasını teklifini benimsemedi. Bu işi tek başına üstlenen Fransız Bilimler Akademisi, tüm uluslarca ka­bul edilebilecek ölçü sistemleri saptama çalışmasına başladı ve uzunluk ölçü birimi olarak, değişik teklifler arasından Dünya çevresinin temel alınması benimsendi: Buna göre 1791'de 1 metre, Ekvator-Kutup arasındaki bir boylam çemberi uzunluğunun 10 milyonda biri olarak tanımlanmıştı. Pratikte meridyen uzunluğu ölçülemediği için o zaman Akademi Paris'ten geçen meridyenin Dunkirk-Barcelona arasındaki kısmını ölçerek, 1metre uzunluğunu bulmuş ve Fransa'da metrik sistemin uygulaması başlamıştır. Diğer taraftan, metrenin daha doğru belirlenmesi için Kral XVI. Louis, 1792'de J Delambre ve P. Mechain adlı iki mühendisi bir boylam çemberinin uzunluğunu ölçmekle görevlendirdi. Avrupa'da o zaman sürüp giden savaşlar arasında, iki mühendisin ağır ve karmaşık aletleriyle boylam çemberi ölçümüyle uğraşması, oldukça zor ve bir bakıma da komik olmuştur. Bu iki mühendis çok defa casus diye tutuklanmışlar, canlarını zor kurtarmışlardı. Bi­limler Akademisi’nde bu ölçülerin standartlaştırılması projesini yürüten meşhur Lavoisier ise Kral'a ters düştüğü için "Devrimin bilim adamına ihtiyacı yoktur” sözüyle giyotine gönderilmiştir. Altı yıl sonra 1798’de, iki mühendis meridyen ölçümünü yüz binde üç doğrulukla tamamlamışlardı. Bu ölçüme dayanarak belirlenen metre, dünyanın basıklığı yanlış bir değerle hesaba katıldığı için olması gereken değerden 0.2 milimetreden daha kısa olarak saptanmıştır. Platinden yapılarak saklanan bu 0.2 milimetreden kısa metre, 1799’dan itibaren 90 yıl uzunluk ölçü birimi olarak yaygın bir şekilde kullanıldı.

1790'lı yıllarda Fransız Bilimler Akademisi, sade ölçü bi-  Metre, başlangıçta bir boylam çem­berinin 40 milyonda birine eş uzunlukta alınan standart demir bir çubuğun uzunluğuydu. Bugün ise ışığın 1/399 792 408 saniyede aldığı yol olarak kabul edilmektedir. 1790'larda kullanılmaya başlandığından bugüne kadar metreyle ölçüm yanılgısı, binde birden lO milyarda bire indirilmiştir. Bu da bugün, Dünya-Ay arasındaki uzaklık ölçümünde bile, bir santimden daha fazla yanılgı yapmamak demektir.

rimleri üzerine değil; fakat kullanılan sayı sistemi üzerine de temel yenilikler yapmak istemişti. Öncelikle sayımda I2'li bir sistemin kullanılması önerilmişti. Bu, aslında her türlü ölçüm için daha kullanışlıydı; çünkü 10 sayısı sadece 10, 5, 2 ve 1 ile tam bölünebilirken. 12 sayısı 12, 6, 4, 3, 2 ve 1 ile tam olarak bölünebiliyordu. Bu öneri, ne yazık ki yasallaştırılıp uygulanamadı; çünkü halkı yeni sistemde aritmetik öğrenmeye zorlamak gerçekten zordu. Diğer taraftan Akademi; zaman ölçümünde kullanılan sistemin de 10'luk sistem olmasını, uzunluk ölçü sistemiyle uyum sağlanması açısından önerdi. Bu öneriye göre, bir haftanın 10 gün, bir günün 10 saat, bir saatin 100 dakika, bir dakikanın da 100 saniye sayılması isteniyordu. Bu öneride genelde benimsenmemiş ve 1795'te öneriden resmen vazgeçilmiştir. Öte yandan. 10'luk sistemde standart uzunluk ve ağırlık ölçülerinin de kabul edilip benimsenmesi kolay olmamıştır. Örneğin Fransa'da 10'luk sistemdeki standart ölçü birimlerinin l795'te yasayla kabul edilmesine karşın, halkın zorlamasıyla 1812 de Napolyon tarafından eski ölçü birimlerinin kullanılmasına ge­çilmiştir. 10'luk sistemdeki standart ölçü birimlerinin tekrar kabul edilmesi, 1840 yılında gerçekleşmiştir. Ölçü birimlerinden 10'luk sistemin kullanılmasına, Hollanda'da I820'de, Yunanistan’da I836'da Türkiye'de 1926 yılının sonunda ve İngiltere'de 1978 yılında başlanmıştır

1889'da standart metre yeniden yapılıp tanımlandı. Yeni metre, milyonda bir hata ile eski metre ile aynı uzunluktaydı; fakat eskisinden iki önemli farkı vardı: Birincisi platin iridyum alaşımından yapılmıştı. İkincisi de boyu eski bir metreden fazla, fakat üzerine kazılmış olan iki çizgi arasındaki uzaklık (milyonda bir hata ile) eski bir metreye eşitti. Yeni standart metre. İngiltere'de 30 tane yaptırılmıştı. O yıllarda metreyi benimseyen 29 ülke vardı. Standart metre İngiltere'de yapıldığı halde, İngilizler metreyi benimsememişti.

Yeni standart metre 1889'da ağırlık ve uzunluk ölçülen üzerine yapılan uluslararası toplantıda kabul edildiği ay, Ame­rikalı fizikçiler Michelson ve Morley, uzunluk ölçü biriminin metrenin, ışığın dalga boyu cinsinden yeniden tanımlanabileceğini öneriyorlardı. Buna karşın, platin iridyum alaşımı olan standart metrenin 1889'dan sonra tam 71 yıl kullanı­mına devam edildi. Yeni öneriye göre metre, belli dalga boyunda seçilen bir ışığın dalga boyunun şu kadar katı diye tanımlanacaktı. Bildiğiniz gibi ışınımın tayfındaki sapma veya soğurma çizgilerinin yeri (göreli dalga boyu) büyük bir doğrulukla saptanabilir. Fakat bir ışınım tayfında çok sayıda çizgi vardır ve çizgilerin çoğu, ayrı ayrı görülemeyen birden fazla çizginin birleşimiyle oluşmuştur.

Metrenin yeni tanımında, hangi koşullarda hangi madde ışınımının tayfındaki hangi çizginin dalga boyu temel alınmalıydı ve bu yeni tanıma gerçekten gerek varmıydı? Yanıtı karmaşık olan bu sorunlar nedeniyle, tam 71 Yıl beklendi. Ortada bir gerçek vardı. Işığın dalga boyuna göre tanımlanacak olan metre artık sıcaklık, nem gibi atmosfer koşullarından etkilenmeyecek ve asıl önemlisi, müzelerde saklanması gereği olmayacaktı. Sonunda 1960 yılında belli bir kripton izotopu içeren tüpten salınan ışınımın tayfındaki en belirgin çizgi temel alınarak, metre yeniden tanımlandı. Bu tanıma göre bir metre, belirlenen tayf çizgisinin dalga boyunun 165 076 373 katı alınmıştır, Yeni metrenin yanılgısı bir milyarda dör­dü geçmiyordu. Bu. Dünyanın ekvator uzunluğunun ölçümünde sadece 16 santim yanılgı yapmak demekti.

1960 yılında, yeni standart metrenin tanımlanıp kabul edildiği yıl lazer keşfedildi. Keşfinden bir süre sonra değişik amaçlarla kullanımı için, lazer ışığının frekansını belli bir yerde tutabilecek yöntemler ve düzenekler geliştirildi. Bu yolla, tayfta, frekansı (dolayısıyla dalga boyunu) belirli dar bir çizgi elde edilebiliyordu. Lazer ışığıyla istenen dalga boyunda ışınımın elde edilebilmesi ve elde ediliş kolaylığı, standart metrenin yeniden tanımını gerektiriyordu. Kripton lambasının yerini lazer alacaktı.

Yeni öneriye göre, aslında uzunluk ölçü birimi, zaman ölçü birimi cinsinden tanımlanacaktı ve bu karmaşık bir işti. Uzunluk kavramını anlamak kolaydı ya; zaman nasıl olacaktı? Bu yeni tanımlama, tam 23 yıl beklendi ve yanılgısı en az bir milyarda dört olan metreyle. 1983 yılına kadar ölçüm yapılmaya devam edildi.

Bugün zaman, diğer tüm fiziksel büyüklüklerden daha doğru olarak ölçülebilmektedir. I967'de zaman ölçümünde sezyum saati (caesium clock) kullanılmasının standart ölçü olarak kabul edilmesinden sonra, saniye 10 bin milyarda bir (I/10) yanılgı ile ölçülebiliyor. Bunun anlamı, zaman ölçümünde 300 bin yılda, sadece 1 saniye ölçüm yanılgısı yapmak demektir. Biliyorsunuz, birbirinden oldukça uzak iki nokta arasını ışığın katetme süresi ölçülürse, noktalar arasındaki uzaklık kullanılarak, ışık hızı bulunabilir. Fakat iki nokta arasını, yanılgısı büyük olan bir metre ile ölçmüşseniz, ışık hızını da o kadar yanlış bulursunuz. Yakın zamana kadar ışık hızının daha doğru bulunmasını kısıtlayan neden buydu. Son on yıldır, ışık hızı artık metreden bağımsız olarak bulunuyor. Bir lazer ışığının frekansı ve dalga boyu bağımsız olarak ölçülüp, iki değer çarpıldığında ışık hızı bulunuyor. Bugün ışık hızı için bulunan en doğru değer, saniyede 299.792.458.6 metredir. 1983'te Amerika Ulusal Standartlar Bürosuna bulunan bu ölçümün yanılgısı, sadece 30 santimdir.

Ay'a bir lazer ışığı gönderilse, oradan geri yansıyıp bize ulaşan ışık için geçen süre saptansa. bunun ışık hızıyla çarpımı ışığın yansıdığı Ay yüzeyine o andaki uzaklığınızı çok doğru olarak verecektir. Diyebiliriz ki; bugün bilim, Ay uzaklığını metreden daha doğru ölçebilmektedir.

Uzaklık ölçümünde kullanılan üçgenlenme (treangulation) yöntemi,  yakın gök cisimlerinin uzaklığını bulmada da kullanılır. Fakat dünya üzerindeki üçgen tabanı, büyük yanılgılı standart metreyle ölçüldüğünden, gök cisminin uzaklığı daha büyük yanılgı içerir. Önce, metreyi daha doğru ölçme­miz gerekmektedir.

Görüldüğü gibi, uzaklık ölçümünde ışık hızından yarar­lanılabilir. Çünkü zaman ve ışık hızı, daha doğru ölçülebilmektedir. Işığın hızı, frekansıyla dalga boyunun çarpımına eşit olduğundan, metre zaman cinsinden tanımlanabilir. Işığın bir saniyede 299.792.458,6 metre yol gittiğini bildiğimize göre, açıkça bellidir ki. 1 metre. ışığın 1/299.729.458.6 saniyede aldığı yoldur.

Standart metrenin zaman cinsinden bu yeni tanımı, 1983 takvimlinin üçüncü haftasında Paris'te ölçü birimleri üzerine yapılan uluslararası toplantıda kabul edildi. Yalnız bu yeni tanımda ışığın boşluktaki hızı, evrensel bir sabit olarak 299.792.458 metre/sanıye alındı. Bu değer gelecekte yeni­lendiği sürece, metrenin uzunluğu da değişecek. Örneğin, ışığın yukarıdaki değerden daha hızlı yol aldığı gösterilirse, metrenin uzunluğu anacaktır, Yakardaki tanıma göre yapılan uzunluk ölçümlerindeki yanılgı, sadece 10 milyarda bir kadardır. Bu da dünya Ay arasındaki uzaklık ölçümünde, bir santimden daha fazla yanılgı yapmamak demektir.

 Kişinin ardını tekmeleme ile omuzunu okşama arasında yalnızca birkaç santim, ama bu iki eylemin sonuçları arasında fersah fersah fark vardır.

V.WlLCOX.