'Kilogram'ın tanımı resmen değişti: Eskisine göre ne farklı? - Diken
Kilogram kavramı insanlık tarihi kadar eski değil ancak ölçüm yapma ihtiyacı insanlığın günümüze kadar olan yolculuğunun ayrılmaz bir parçası. Terazi gibi ilkel ölçüm aletlerine çok eski arkeolojik kalıntılarda rastlamak mümkün. Gelgelelim hassas diyebileceğimiz ölçüm aleti ve tanımlamaları yalnızca endüstri devrimleri sonrasında ihtiyaç ürünü olarak ortaya çıktığını görebiliyoruz. Bu nokta artık modern bilimin doğumuyla birlikte ölçüm ihtiyacının yalnızca gündelik ihtiyaç olmaktan çıkıp artık bilimsel ölçümler yapmak için de gerekli olduğunu algıladığımız bir dönüm noktası olarak kabul edilebilir.
Kilogram kavramı nereden geliyor?
Kuşkusuz ‘kilogram’ kavramında yapılan bu değişiklik pazardan ‘1 kilogram elma’ satın alırken aradaki pratiği etkilemeyecek ancak çok çok hassas tanımlara ihtiyaç duyduğumuz bilimsel araştırmalar için oldukça önemli bir eksiği gidermiş olacak.
Kilogram kavramı Yunanca’da ‘khilioi’ kilo yani ‘bin’ anlamına gelen kökten türetilerek ‘bin gram’ gibi okuyabileceğimiz bir etimolojik geçmişe sahip. Burada gram olarak tanımladığımız şey haliyle önem kazanıyor, çünkü temel aldığımız birimi doğru tespit etmediğimiz sürece bu birimden üreteceğimiz kavram da hatalı olmuş olur.
Fark edilebileceği gibi kısmen evrensel bir tanım olmasına rağmen pratik olarak kullanılması oldukça kusurlu sonuçlar doğurabilecek bir tanımlama.
1789 Fransız Devrimi sonrası ‘Decree of 18 Germinal’ olarak geçen 1795 devrim kararları arasında yer alan gram (Latince’de küçük bir ağırlık anlamında) tanımı ‘bir santimetre küp suyun, buzun erime sıcaklığında bulunduğu ağırlık’ olarak tanımlanmış. Gram önüne getirilen ‘kilo’ ön ekiyle birlikte ilk kilogram kavramı Fransızca’da kullanılmaya başlanmış, sonrasında ayrıca Birleşik Krallık’ta da bu tanımların kabul edilmesiyle birlikte ‘kilogram’ kullanımı yaygınlaşmış.
Ağırlık hangi prototiplere bağlı?
1875 yılına kadar daha çok Fransa’nın belirleniminde olan bu kavramlar 17 ülkenin katıldığı Ölçü Kongresi ile uluslararası bir kimlik kazanarak Uluslararası Ölçüler ve Ağırlıklar Bürosu adlı bir kurum tarafından belirlenmeye başlanmış.
O yıllarda başta Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık gibi ülkelerin kendi birim kabulleri dolayısıyla farklı tanımlamaların getirdiği hem bilimsel hem ekonomik karmaşıklıktan dolayı temel birimlerin ortaklaştırılması ciddi bir ihtiyaç olmuş ve bu kongrenin önemli bir sonucu olarak kongre katılımcı ülkeleri arasında temel alınacak bir ölçü prototipi oluşturulması kararlaştırılmış.
İlk standart kilogram, 1889 yılında 40 örnek üzerinden direnç ve dayanıklılıklarından dolayı yüzde 10’u iridyumdan %90’ı platinyumdan oluşturuldu. Bu yıl yapılan değişikliğe kadar hala temel kilogram ölçütü 1884 yılında oluşturulan ve şu an örnekleri yüksek güvenlikli ve izole ortamlarda saklanan bu prototiplerden sağlanıyordu.
Ancak her ne kadar izole olursa olsunlar uzun yıllar söz konusu olduğunda her malzeme gibi bu prototiplerde de dezenformasyon kaçınılmaz oldu ve özellikle bilimsel hassasiyet söz konusu olduğunda bu tür kavramları evrende bulunan değişmezlere bağlama ihtiyacı yakıcı bir şekilde hissedilmeye başlandı.
Eski yöntemin tek sakıncası yalnızca dezenforme olmaları değil, öte yandan prototipler çoğaltıldıkça olabilen en ufak bir hatanın dahi büyük ticari alışverişler düşünüldüğünde oldukça büyük ekonomik sonuçlar doğurma riski taşıyor olması idi.
Bütün bu etkenler ve bilimsel ilerleyişimiz göz önüne alındığında kilogram gibi temel bir birimin hala prototiplerden üretiliyor olması aslına bakılırsa oldukça gülünç. 1795 kabulleri, 1875 yılında uluslararası hale geldikten sonra 1921 ve 1960 olmak üzere zaten iki önemli revizyona girmişti. Geldiğimiz noktada SI birimleri olarak bildiğimiz yedi temel birim artık köklü değişikliklerle evrenin dokusunda bulunan ışık hızı, Planck sabiti gibi sabitlere bağlanmasına yönelik ciddi adımlar atılmaya başlandı.
Pazardan aldığımız 1 kilo elma 1 kilo elma olmayacak mı?
Kilogram kavramını hayatımızdan çıkarmıyoruz ancak bu kavramın nitelediği birimi değiştiriyoruz. Burada özellikle vurgulanması gereken nokta şudur: Dikkat edilecek olursa bu kavramlar doğada bulunmuyor, bu kavramları biz tanımlıyoruz. Bir kilogram, iki metre, beş mol gibi tanımlar insana özgü, çevremizi ölçeklendirebilmemiz için geliştirdiğimiz kavram setleri. Bu birimlere elbette ihtiyacımız var ancak bunları kendi belirlediğimiz temellere göre değil evrende bulunan değişmezlerle birimleştirdiğimizde gerçek evrensel birim setleri oluşturabilmiş olacağız.
2014’te prototiplerdeki kusurların tespiti üzerine toplanan 25’inci Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, kilogram birimini evrende bir değişmez olarak bilinen, başlıca enerjinin kuantumlanmasında bir sabit katsayı olarak tespit edilen Planck Sabiti’ne bağlamak üzere tartışılması kararlaştırılmıştı. 13-16 Kasım 2018’de Fransa’da 26’ncısı toplanarak bu tartışmalar karara bağlandı.
Geçen bu dört yıllık tartışma ve hazırlanma süresinde Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü ekibi bir rapor hazırlayarak Planck Sabiti’ni Kibble Balance denilen ya da başka bir ifadeyle ‘elektromanyetik terazi’ diyebileceğimiz bir yöntem kullanarak 0.0000013% belirsizlikle 6.626069934 x 10−34 kg∙m2/s olarak belirlediklerini sundular.
Yeni kabul pazardan elma alırken daha fazla ya da daha az almanıza neden olmayacak ama artık çok daha kesin ve kusursuz bir birim tanımına sahip olacağız. 1983 yılında metre tanımı ışık hızı sabitinden faydalanarak ‘ışığın boşlukta 1/299.792.458 saniyede aldığı yol’ olarak tanımlanmıştı. Biraz gecikmeyle yine gündelik hayatımıza oldukça yerleşik olan kilogram kavramı evrendeki bir başka sabite bağlanmış oldu.
* National University of Singapore’da Fizik Bölümü doktora öğrencisi.