Như chúng ta đã biết thì ngày hôm nay - tức 16/11/2018, Hội nghị Cân nặng và Đo lường (CGPM) tổ chức tại Versailles sẽ tiến hành bỏ phiếu, thông qua việc bãi bỏ kilogram cũ và chào đón đại lượng kilogram mới.
Nhưng tại sao lại phải thay đổi?
Qua lịch sử, con người đã nghĩ ra đủ thứ đại lượng để đo lường các sự vật trong cuộc sống. Chiều dài? Chúng ta có feet, yard, và vô số các đại lượng nhỏ hơn. Còn về trọng lượng, nó cũng trải qua một quá trình "tiến hóa" khá dai dẳng.
Tựu chung, các đại lượng được chọn làm tiêu chuẩn đều hướng đến việc giảm sai số đến tối thiểu. Như hiện tại, tốc độ ánh sáng được dùng để định nghĩa 1 mét. Một tích đồng hồ nguyên tử - tương đương 1 chu kỳ của nguyên từ Xe-si được dùng để định nghĩa 1 giây.
Ánh sáng và nguyên tử là những đại lượng không đổi
Ánh sáng hay nguyên tử thì đều là những thứ không thể thay đổi, dù bạn ở Trái đất hay sao Hỏa, nghĩa là chúng rất ổn định.
Kilogram thì khác. Nó được định nghĩa theo một cục kim loại mang tên "Le Grand K" (International Prototype Kilogram - IPK). Nhưng vì được con người tạo ra, nên đây là một đại lượng có nhiều hạn chế, và không ổn định.
IPK cấu tạo từ 90% platinum và 10% iridi. Nó được cất giữ tại một hầm kín tại Pháp, trong một bình chứa mà muốn mở ra, bạn cần đế 3 chiếc chìa khác nhau. Nói chung, không ai có thể tiếp cận IPK, trừ các nhà khoa học được ủy quyền.
Khổ nỗi dù có cất kín thế nào, IPK qua thời gian sẽ hấp thụ thêm nguyên tử từ môi trường và trở nên nặng hơn, nên đòi hỏi phải được bảo dưỡng thường xuyên. Và sự thực là có đến hơn 40 bản sao của IPK ở khắp nơi trên thế giới, đâm ra quy chuẩn này trở nên mông lung hơn bao giờ hết.
Vào thập niên 1980, người ta đã tiến hành kiểm tra lại IPK sau khi bảo dưỡng và phát hiện ra nó đã nhẹ hơn một vài microgram so với dữ liệu trước đó.
Điều này có nghĩa rằng các sản phẩm được thiết kế theo quy chuẩn kilogram IPK đều phải tính toán lại trọng lượng. Doanh nghiệp sản xuất khi đó đã rất tức giận, luật sư được mời đến, trong khi các nhà đo lường bị chỉ trích và nghi ngờ về năng lực.
Một bản sao của IPK
Đó là lý do vì sao mà giờ đây, một khái niệm mới về kilogram phải được đưa ra, để đại lượng này trở nên ổn định hơn và chính xác hơn. Và nay, đó là hằng số Planck.
Hằng số Planck - thứ sẽ biến IPK thành một "cục chặn giấy lịch sử"
Hơn 100 năm trước, Max Plank đã phát hiện ra rằng năng lượng có thể phân thành những đại lượng tách biệt - hay còn gọi là lượng tử hóa. Các đại lượng này bao gồm kilogram, mét, và giây, hợp lại thành một hằng số. Chỉ là ở thời điểm đó, người ta đã không thể đo được hằng số ấy là bao nhiêu.
Max Plank - người đã đưa ra khải niệm hằng số Planck
Năm 2014, ý tưởng đưa hằng số Planck vào thay cho IPK đã được đưa ra, nhưng không nhận được sự chấp thuận vì sai số trong tính toán vẫn còn lớn. Theo yêu cầu, chúng ta phải có một cỗ máy nào đó với khả năng tính ra được Planck trong khoảng sai số chỉ 20 phần tỉ, hay 0,000002%.
Đến ngày 30/6/2017 - trước hạn cuối cùng để đề xuất với hội đồng BIPM, Jon Pratt - chuyên gia toán học đầu ngành cho biết ông và các cộng sự đã tìm ra được công thức đáp ứng được yêu cầu ấy, với sai số chỉ là 13 phần tỉ thôi.
Với hằng số Planck, các nhà khoa học có thể tìm ra khối lượng một cách cực kỳ chính xác dựa trên năng lượng điện từ. Hay nói cách khác, khái niệm 1kg sẽ được định nghĩa lại theo mét và giây - những đại lượng vốn dựa trên các hằng số bất biến là nguyên tử và ánh sáng.
Ý nghĩa của việc thay đổi?
Trên thực tế, sự thay đổi này sẽ không có ý nghĩa gì với chúng ta - những con người bình thường. Bạn nặng 60kg thì vẫn sẽ là 60kg, không có gì thay đổi cả.
Bạn nặng bao nhiêu cũng không quan trọng, vì nó không thay đổi gì cả
Nhưng với khoa học, nó có ý nghĩa cực kỳ to lớn. Khi giữ nguyên khái niệm 1kg trước kia, những sai số của nó nếu được đưa ra phạm vi vũ trụ sẽ khiến mọi kết quả trở nên lệch lạc và mông lung.
Còn với hằng số Planck, mọi thí nghiệm giờ đây sẽ được đo lường và quy chiếu một cách cực kỳ chính xác.
Tham khảo: Washington Post, Slate...