Per spiegare l'importanza delle misurazioni e il passaggio delle unità di misura fondamentali in costanti fisiche, che avverrà definitivamente nel maggio del 2018, abbiamo preso in prestito questa suggestiva video lezione di Michael de Podesta, del National Physical Laboratory (NPL) -il gemello inglese del nostro INRiM.

Qui sotto trovate il video, in inglese e con sottotitoli in lingua originale.
Ma niente paura, per chi mastica poco la lingua di Shakespeare, abbiamo tradotto in italiano l'intero discorso di de Podesta, che potete trovare sotto il video.  
Tuttavia, per una migliore comprensione, vi consigliamo di scaricare qui la traduzione e seguirla insieme al video, dividendo il monitor in due

Buona visione e buona lettura!

COME MISURIAMO IL MONDO?

 

Come conosciamo le cose e come possiamo conoscerle meglio? Micheal de Podesta ci spiega l’importanza delle misure e la loro imminente ridefinizione.

 

Ci sono un sacco di cose che vorrei dirvi oggi, quindi iniziamo subito. Ma prima, devo dirvi tre cose importanti.

Adesso parleremo di misurazioni, e vorrei che provaste a immaginarvi nel passato, in una sorta di vita agreste dove non esiste un sistema di misura internazionale ma cominciamo a guardarci intorno e notiamo alcune cose: alcuni animali sono più grossi degli altri; magari una pianta è cresciuta più di quanto ci aspettassimo.

E proviamo a iniziare a sistematizzare  ciò che sappiamo sul mondo – e la prima cosa da fare sarebbe creare una barra per le misurazioni, o  qualcosa del genere, e confrontarla con diversi oggetti in tempi diversi. Questa è l’origine della misurazione.      

Iniziamo a conoscere il tempo e la distanza e lentamente capiamo il mondo attorno a noi, le cose a noi familiari, utilizzando questa idea di comparare fra loro cose diverse. E questo è proprio ciò che è accaduto attraverso i secoli della civilizzazione: abbiamo raggiunto l’incommensurabile – per esempio le nuvole – e l’impercettibile  come gli insetti, i microbi e gli atomi.

E ciò che ci ha permesso di fare questo è proprio la misurazione…! È Il misurare le cose e poi vedere cosa succede che ci ha reso capaci di avere delle idee sulle cose stesse. E’ la misurazione che rende la scienza scientifica, non la matematica. Il succo del mio discorso, ciò che voglio comunicare, è che la scienza non c’entra con la matematica.

Il modo in cui viene insegnata la scienza è sempre stato intriso di matematica e complicazioni che mettono le persone un po’ a disagio. La matematica riguarda un modo molto specifico di sviluppare le conseguenze logiche della misurazione. Ma la scienza riguarda la misurazione.
E questa è la prima cosa.

 

la scienza non c’entra con la matematica

La seconda cosa che voglio dirvi è che la misurazione è davvero semplice, proprio come è semplice un metro. È solo il confronto quantitativo di una cosa con un’altra. È l’idea più semplice.       

Ora, se hai una oggetto standard che è forse lo standard nel tuo Regno, il tuo standard locale, va bene perché puoi andare a confrontarlo direttamente. Ma in realtà, spesso, lo standard non è li nella stanza con te. Gli standard di misurazione che abbiamo sono spesso molto distanti da noi.

Non è possibile confrontare quello che vuoi misurare nel tuo laboratorio o nella tua casa direttamente con lo standard. Ciò che devi andare a fare è una copia dello standard; ma probabilmente nemmeno una copia,  potrebbe essere una copia ulteriore dello standard.

Tipicamente quando le persone misurano le cose nelle fabbriche in realtà usano una copia della copia della copia dello standard ed è ciò su cui loro fanno la misurazione; questo è quello che loro fanno, il confronto quantitativo.

Ogni volta che fai una di queste misurazioni si ha un po’ di incertezza; non è possibile fare copie perfette e quindi se tu vuoi fare una misurazione in un momento e in un luogo e confrontarlo con un’altra misurazione fatta in un altro momento e in un altro luogo, hai questo confronto fra standard e ogni volta che lo fai c’è un po’ di incertezza di misurazione.

Qualunque cosa tu faccia non puoi fare una misurazione che abbia una minore incertezza di quella che è la tua quantità standard. Quindi tutte le misurazioni che possiamo distinguere al mondo dipendono dalle copie dello standard con cui le stavamo paragonando. Questo è il secondo problema.

 

quando le persone misurano le cose nelle fabbriche in realtà usano una copia della copia della copia dello standard

Ed ecco l’ultimo fattore, quello che riguarda la misurazione di precisione. Ho guidato il team all’NPL (National Physics Laboratory, NdR) che ha fatto le misurazioni di temperatura più accurate nella storia dell’uomo. Io sono felicemente fiero di questo.

Le persone vengono nel mio laboratorio e vogliono vedere il termometro che abbiamo utilizzato. È un apparecchio piuttosto complicato e loro sono sempre molto educati ma non riescono a nascondere molta indifferenza e ho pensato “come posso comunicare alle persone che questo è veramente importante?”.

Ho realizzato che se gli avessi detto che stavo lucidando un pezzo di vetro per fare una lente che avrebbe mostrato un’immagine più nitida di qualcosa, loro non mi avrebbero mai chiesto perché lo stavo facendo. Sarebbe stato ovvio che se hai un’immagine più nitida vedi meglio le cose, più chiaramente; non c’è distorsione e ovviamente questa è una cosa positiva e questo è ciò che la misurazione di precisione è per la fisica.

Ti permette di vedere che due cose che sembravano essere leggermente diverse in realtà sono esattamente le stesse;  e quello che sembra uguale invece è sono leggermente diverso.         
La misurazione di precisione, letteralmente, porta il mondo fisico a fuoco. È per questo che è importante.

 

come posso comunicare alle persone che questo è veramente importante?

Ok, queste sono le tre cose che volevo dire prima di iniziare.

Ora voglio parlarvi del sistema internazionale di unità di misura.

Andrò a parlare di due aspetti. Voglio parlarvi del sistema internazionale di unità di misura, ma prima mi piacerebbe parlarvi del mio sistema di unità di misura. È un sistema di misura che ho inventato. Ha una lunghezza standard: questo è chiamato un Michael. È la lunghezza standard. Ha un’unità di massa standard. È chiamata Stephanie come mia moglie.

Qualcuno mi ha suggerito che chiamare un’unità di massa come mia moglie potrebbe non essere molto diplomatico ma ci tengo a dirvi che è veramente una piccola unità di massa...

Lo standard di tempo è il Maxwell, che è mio figlio: è il periodo di un pendolo di lunghezza un Michael e la massa di Stephanie e deve essere fatto a Teddigton (quartiere di Londra, NdR). E il Michael, a proposito, è la lunghezza del Michael standard a 20 gradi Chris tian; lui è il mio altro figlio.

La misurazione è un confronto quantitativo. Quindi come possiamo fare delle misurazioni? Ciò di cui abbiamo bisogno è una copia dello standard Michael. Ma in realtà quello che ho qui è lo standard Michael, l’unico al mondo.

Questo è piuttosto importante. Eccolo lo standard Michael. È esattamente un Michael da qui a qui, a 20 gradi Christian. Noi vogliamo fare misurazioni ovunque nel mondo.

 

la misurazione è un confronto quantitativo. Quindi come possiamo fare delle misurazioni? Ciò di cui abbiamo bisogno è una copia dello standard

Quindi abbiamo bisogno di avere copie; ho qui delle copie del Michael standard. Ci sono copie abbastanza buone, lasciate che vi mostri come funziona. Qui c’è il Michael e qui ci sono le copie e quello che dobbiamo fare è essere sicuri che siano tutti della stessa lunghezza.

Quindi compariamoli a ogni estremità per essere sicuri che siano della stessa lunghezza. Ovviamente non posso mai essere assolutamente sicuro. C’è sempre qualche incertezza di paragone, ma dobbiamo fare il meglio che possiamo. E poi ciò che possiamo fare è usare queste copie per misurare grandi distanze nel mondo, possiamo metterli uno di seguito all’altro, da capo a capo, e abbiamo un penta Michael.

Possiamo metterli da capo a capo come questi e così potete farvi un’idea; naturalmente potete farlo anche con le masse.

Lo standard Michael definisce ciò che noi intendiamo per lunghezza.

Misurerò il mondo a partire da questo unico artefatto; quindi è davvero molto prezioso; mi piacerebbe metterlo al sicuro e lasciarlo solo. Ma non posso perché questo definisce il sistema. Devo continuare a tirarlo fuori quando voglio fare copie nuove

Vediamo come possiamo fare sottomultipli di un Michael, e poi vedremo come fare una misurazione. Quindi, ecco qui un Michael. Ora vogliamo fare una metà e dei quarti (di Michael) così creiamo un Mitch. Ok, abbiamo due Mitch. Controlliamo ancora che le estremità si abbinino, in modo tale che abbiano uguale lunghezza. Quindi mettiamo i Mitch fianco a fianco e vediamo che diano, sommati, un Michael. Così possiamo essere sicuri che siano metà Michael ognuno.

Quindi adesso possiamo fare misurazioni ovunque. Qui c’è una lunghezza sconosciuta. Un Michael, poi due Michael insieme, e poi tre Mich… liberiamoci di quello. Ok, io vorrei avere “a” e una “e”. Vedete, abbiamo fatto una misurazione.

Il Sistema Internazionale di Misura usa realmente questo tipo di cose. Questo è 2,875 Michael. Siamo partiti da uno standard e abbiamo fatto una comparazione quantitativa. Abbiamo fatto una misurazione nel mondo reale; così effettivamente è come si misura con il sistema internazionale.

 

 abbiamo fatto una misurazione nel mondo reale; così effettivamente è come si misura con il sistema internazionale

Possiamo anche misurare il tempo; possiamo ricavare il Maxwell gettando una palla in aria e contando il numero di oscillazioni del pendolo che si sono avute in… cinque Maxwell. Rifacciamolo di nuovo, lanciamo in aria e… cinque Maxwell di nuovo.

Ora voi potreste pensare che non è molto accurato perché è un intervallo di tempo piuttosto lungo;  anche il secondo è un periodo piuttosto lungo, in realtà. Allora possiamo usare un pendolo più piccolo che possa rappresentare i deci-Maxwell; qui allora abbiamo 52 deci-Maxwell che sono 5,2 Maxwell.

Potete vedere che adesso possiamo misurare molto di più e più precisamente e infatti possiamo renderli sempre più piccoli- fino alla dimensione di un atomo. E così puoi avere un tic-toc veramente ad alta frequenza per cronometrare le cose.

Queste sono le unità base del mio sistema di misura. C’è il Max, il Mic e lo Steph e voi potete metterle insieme per iniziare a misurare cose più complesse nel mondo là fuori. Per esempio, la velocità della palla lanciata attraverso lo schermo;  quando supera la prima linea l’orologio partirà e quando supererà la seconda linea si fermerà.

È stato necessario 1,1 Maxwell e questo 2,875 diviso per 1,1, Michael per Maxwell. Ora il mio sistema di unità di misura è veramente completo. Mi ci sono molto sforzato e così abbiamo le abbreviazioni per questa unità che è chiamata Mic O’Max.

Nel sistema internazionale c'è una regola. Ricordate che Ian ha detto dieci alla 14 e dieci alla meno uno. Quando dividi per l’unità tu ci metti il meno. Così per m/s si dice "metri secondi alla meno 1". Io credo che sia davvero abbastanza una brutta cosa. Nel mio sistema devi mettere solo una "O" davanti: Mic O’Max! Penso che sia molto semplice, ve lo raccomando.

Potete misurare l’accelerazione. Potete ottenere la velocità da ogni inclinazione del pendolo che inizia, si ferma e inizia così da ottenere una tabella di velocità così da avere l’accelerazione che è 0,143 Mic O’Max O’Max. Potete elaborare le forze per estendere questa cosa in molti modi. Questo è il mio sistema di unità e voglio raccomandarvelo.

C’è la Sharmila, l’unità di forza, l’Andrew l’unità di momento meccanico. Qualsiasi di voi che ha conosciuto Andrew saprà perché è il nome giusto per questa unità. Inseok che è l’unità di pressione. La forza data dal numero di Sharmila per una superficie di lato Micheal.

Spero che abbiate notato che nel mio sistema di unità i nomi sono bilanciati per quanto riguarda il genere e sono anche etnicamente diversi. Ma forse avete individuato qualcosa di sbagliato nel mio sistema di unità. Qualcuno riesce a pensare a qualcosa di sbagliato nel mio sistema di unità?

Tu? Maledizione, l’hai capito per primo. E’ vero: il problema è che solo io so che è giusto e nessun altro lo usa; anche se voi potreste pensare che questo sistema sia veramente bello.

Ma il punto che riguarda i sistemi di unità è che essi sono linguaggi specializzati per la comunicazione. Nello stesso modo in cui filosoficamente non si può avere un linguaggio privato (perché non ha senso) così  tu non puoi avere un sistema privato di unità. E quando usiamo le unità di misura non è per la nostra convenienza; ma, in realtà, è per comunicare con altre persone ed è necessario che esso sia un sistema condiviso per funzionare.

Ci sono un altro paio di debolezze condivise anche con molti altri sistemi di unità.

La prima è che quella cosa che ho indicato come standard Michael o Stephanie potrebbero essere danneggiati e quindi potrebbero cambiare la loro lunghezza o peso e questo è successo a ogni sistema di unità che è stato creato in un qualche momento in poche centinaia di anni; gli oggetti standard fondamentali dell'unità che sono stati creati sono stati danneggiati, spesso distrutti. Nel Regno Unito lo standard Libbra e Yards erano stati distrutti in un incendio alla Camera dei Comuni. Quindi questo è il rischio reale.

La seconda cosa è che stiamo provando a usare le unità per due differenti cose; se hai un’unità standard, come ho detto, e la vuoi mantenere perfetta e metterla al sicuro, non toccarla. Ma d’altra parte questo impedisce di fare delle copie di essa. E poi pensi che avresti uno standard secondario ma poi quello non sarebbe lo standard originale. È una copia secondaria.

Quindi devi prendere una decisione, questo è un conflitto.

L’ultima cosa è che  i valori standard sono completamente arbitrari. La ragione per cui ho sprecato dieci minuti del mio prezioso tempo qui per parlare del mio sistema di unità è che voglio comunicarvi che il vecchio sistema di unità come il mio sistema di unità sono inventati.

Li abbiamo inventati. Inventiamo tutte quelle parole che ci sono familiari con il Metro il Kilogrammo o il Kelvin.

Le persone le hanno inventate per particolari ragioni e particolari convenienze.

Hanno una storia ma sono state inventate da persone ed è per questo che ho utilizzato questo esempio ridicolo.

 

i valori standard sono completamente arbitrari. La ragione per cui ho sprecato dieci minuti del mio prezioso tempo qui per parlare del mio sistema di unità è che voglio comunicarvi che il vecchio sistema di unità come il mio sistema di unità sono inventati

Ok, passiamo ora al sistema internazionale di unità. Queste sono le unità base del Sistema Internazionale, ce ne sono sette e le rappresentiamo intorno a un tavolo in questo modo per provare a mostrare che sono in qualche modo sullo stesso piano. Sono come le nazioni unite. Ce ne sono alcune che sono più grandi e più potenti di altre. Differiscono sensibilmente attorno al concetto che utilizzano per realizzare le unità. Ma, comunque, eccole qui.

Ci sono molte cose giuste. La cosa più rilevante, la cosa più giusta è che tutti utilizzano questo sistema di unità; è il sistema universale di misura dell’umanità e questo è rappresentato proprio dal nome: è il Sistema internazionale di unità di misura. Non è chiamato MKS, non è chiamato sistema imperiale o sistema britannico: è il sistema internazionale.

E questo accordo internazionale è il fulcro di come funziona il Sistema.

 

la cosa più rilevante, la cosa più giusta è che tutti utilizzano questo sistema di unità; è il sistema universale di misura dell’umanità

Alcuni di voi potrebbero pensare “Aspetta un minuto, gli americani non stanno ancora utilizzando le libbre o qualcosa del genere?” E avete ragione, ma dal 1960 non esiste uno standard della libbra. Perché una libbra è solo una frazione del chilogrammo... ma non andate a dirglielo!

Il Fahrenheit… e mi dà fastidio usare questo nome… non esiste separatamente dal grado Celsius nel Kelvin.

Chiunque utilizza il sistema internazionale. Ora però  il metro standard è stato sostituito da un’idea di cui vi parlerò. Ma il chilogrammo potrebbe essere ancora danneggiato. È ancora esattamente come lo standard Michael che abbiamo qui; è un artefatto che potrebbe essere danneggiato o più precisamente corrodersi o cambiare in qualche modo.

Ora, unità come il Kilogrammo e il Kelvin mischiano di nuovo questa idea che sia questo il seme da cui esce l’unità di misura e che sia questa la definizione di ciò che intendiamo con “unità” - e che i valori standard siano arbitrari (e non naturali).

E per alcune di queste ragioni stiamo per cambiare le definizioni di 4 delle unità di misura fondamentali del Sistema Internazionale. Questo accadrà nel maggio del 2019.

Bene, ora vi voglio spiegare perché la definizione del Secondo influenza la definizione del Metro, della Candela e dell’Ampere. E poi del perché la definizione del Metro influenza la Candela e l’Ampere. E infine di come la definizione del Kilogrammo influenzi la Mole e l’Ampere.

 

per alcune di queste ragioni stiamo per cambiare le definizioni di 4 delle unità di misura fondamentali del Sistema Internazionale. Questo accadrà nel maggio del 2019

Dunque, il Kilogrammo è il motivo principale del perché vogliamo cambiare le definizioni del sistema delle unità; perché il Kilogrammo sta cambiando la sua massa…

Il Kilo passa tua la sua vita in una cassaforte, è una vita davvero noiosa. E’ stato creato insieme a molti altri prototipi. Il Regno Unito per esempio ha la copia numero 18 – e ogni 40 o 50 anni i Kilogrammi in giro per il mondo si riuniscono per una riunione di famiglia a Parigi…

Come quando si misurano i bambini facendo una tacca sul muro! Ohh come sei cresciuto!

Ecco, fanno una cosa simile con i Kilogrammi per compararli: perché ovviamente dovrebbero essere tutti uguali. Ma non lo sono! Stanno cambiando…

Ora, il prototipo internazionale del Kilogrammo indica cosa l’umanità intende per Kilogrammo. Quindi, anche se aumenta o diminuisce, resta sempre un Kilogrammo! (Magari fosse così anche per me...!)

Quindi, abbiamo visto che le masse di tutti i Kilogrammi in giro per il mondo sono cambiate rispetto al prototipo internazionale. Bisogna allora capire se anche il prototipo internazionale stia cambiando…

Per ora non sappiamo assolutamente di quanto… Ma se proviamo a indovinare diremmo che sta cambiando di una parte su dieci miliardi ogni anno (vale a dire un decimo di Microgrammo all’anno…).

Ma niente paura!

Anche se in effetti da un punto di vista metrologico ciò è del tutto insoddisfacente.

Però, se cambiamo la definizione del Kilogrammo andremo a influenzare la Definizione della Mole: che è la quantità di sostanza (cioè di atomi) che c’è nelle cose. E di nuovo, se cambiamo la definizione del Kilogrammo andremo a modificare la definizione dell’Ampere…

Ehi un momento, c’è il Kelvin che è lì tutto solo! Magari non c’è nulla da cambiare sul Kelvin, magari va bene così!

Ma in realtà, ahimè,, anche il Kelvin ha i suoi problemi…

 

la vera domanda è: possiamo definire meglio le misure con il bagaglio di conoscenze derivate da questo scientificamente fantastico ventesimo secolo??? Possiamo ora scegliere le nostre unità in modo più saggio?

Dunque, cerchiamo di spiegare perché vogliamo cambiare il Sistema Internazionale delle misure. Vi chiederete: "perché? Qual era il problema col sistema vecchio?!" 

C’è per caso qualcuno di voi che ha problemi con il vecchio sistema di misura?

Come abbiamo detto, è un sistema che si basa sulla comparazione quantitativa con uno standard fisso e la vera domanda è: possiamo definire meglio le misure con il bagaglio di conoscenze derivate da questo scientificamente fantastico ventesimo secolo??? Possiamo ora scegliere le nostre unità in modo più saggio?

Una delle cose che misuriamo con il nostro sistema di misure sono anche le costanti universali, come quella di Planck e Boltzmann o la carica elettrica elementare. Ma è un po’ strano perché le unità sono i nostri standard umani, mentre noi riteniamo le costanti (quelle a sinistra dello schermo NdR) come delle vere costanti naturali.

E mentre le nostre misurazioni migliorano,  la costante di Planck si muove di un poco…

Ma non è vero! La costante è costante – sono le nostre misurazioni che stanno cambiando!

Dunque quello che vogliamo fare è invertire le cose affinché le costanti fisiche naturali dell’universo (che sono la base del SI) possano definire il sistema che ora usiamo abitualmente per misurare il mondo.

E si tratta di cambiare il concetto di cosa sia un’unità di misura!

Ma ora qualcuno di voi potrebbe chiedersi: ma come facciamo a sapere se le costanti sono davvero costanti?

Bella domanda!

 

quello che vogliamo fare è invertire le cose affinché le costanti fisiche naturali dell’universo (che sono la base del SI) possano definire il sistema che ora usiamo abitualmente per misurare il mondo.

Be' si può fare un bell’esperimento: potete guardare la luce da stelle lontane – e questa luce è uscita da atomi in stelle lontane molto tempo fa – ma possiamo vedere che le frequenze sono simili alla luce che fuoriesce dagli stessi atomi sulla terra in questo momento.

C’è un altro incredibile esperimento da fare - anche in laboratorio – che può identificare in modo molto accurato ogni cambiamento nelle costanti.

Possiamo costruire sperimentalmente una formula che chiamiamo α 

 

che contiene e al quadrato su hc, ovvero il quadrato della carica dell’elettrone diviso per la costante h di Planck moltiplicata per la velocità della luce c.

Questa combinazione di costanti influenza le frequenze  con cui gli atomi oscillano – perché se colpite un atomo questo oscilla. E alcuni di questi “traballamenti” dipendono da α e altri dal quadrato di α.

Sono come orologi atomici in cui regolare due atomi tremolanti, contare i ticchettii e vedere se le loro frequenze relative cambino o meno nel corso di un anno.

Nota della redazione
Si può fare un esperimento nel quale l’oscillazione degli atomi è calcolata utilizzando il valore di alfa. Se si effettua l’esperimento per un tempo lungo, un anno per esempio, si può verificare quanto sia precisa alfa, precisione che è legata a sua volta ai valori di h e di c.

E questo è stato fatto all’NPL, il mio laboratorio, e al laboratorio tedesco PTB – e la risposta è stata che le costanti fondamentali sembrano essere almeno un milione di volte più stabili del Kilogrammo.

Quindi, se andremo a cambiare il nostro sistema di unità di misura con qualcosa che è dieci volte migliore e più preciso del Kilogrammo, questo sarà davvero un cambio molto utile per noi.

E questa è la cosa che ci motiva maggiormente ora. Vogliamo separare la definizione di un’unità dalla sua realizzazione – vogliamo dividere questi due concetti, affinché la definizione sia “l’idea di ciò che intendiamo con un’unità” mentre la realizzazione è il “come rendere pratica la definizione nel mondo reale”.

Nota della redazione
De Podesta ha spiegato all’inizio che le unità di misura attuali si basano di fatto sulla realizzazione di un manufatto. Passando invece alle costanti fisiche, ovvero a quantità che vediamo valere anche nell’osservazione di fenomeni che sono al di fuori del nostro pianeta, il sistema che ne ricaviamo è ovviamente più preciso e stabile

 

se andremo a cambiare il nostro sistema di unità di misura con qualcosa che è dieci volte migliore e più preciso del Kilogrammo, questo sarà davvero un cambio molto utile per noi.

Ora, il modo in cui realizziamo un’unità cambia nel corso del tempo. Pensate a come potesse sembrare un laboratorio di un secolo fa, e ora pensate a un laboratorio moderno: pulito, pieno di computer – vi sembra completamente diverso perché la tecnologia è cambiata drasticamente.

Ecco, quello che noi desideriamo è avere anche IDEE che permettano alla tecnologia di evolvere nei prossimi cento anni e darci misure più precise.

Dunque, ciò che vogliamo fare è prendere quello standard e separare da esso la sua definizione. E tutti questi passi che vedete nell’immagine servono a “realizzare” l’unità , cosicché la definizione si basi sulle costanti fondamentali della natura. Affinché cose che riguardano il mondo che pensiamo siano davvero “costanti” – ossia la tecnologia e tutto ciò che può migliorare col tempo.

E’ qualcosa che getta le basi per i secoli della misurazione a venire…

Quindi, prendiamo il Kilogrammo: abbiamo lo standard che usiamo per misurare la costante di Planck. Noi, come già detto, vogliamo invertire i fattori e usare il valore del la costante di Planck per definire un Kilogrammo. Usare il valore di un accostante fondamentale per dire “questo è un Kilo” invece che semplicemente comparare una massa con il Kilo standard.

Vedete, qui c’è il prototipo internazionale del Kilo che ormai non è più ciò che intendiamo con il Kilogrammo. Quello che intendiamo ora è invece un piccolo pezzo di Fisica dove abbiamo una lunghezza d’onda definita nei termini della costante di Planck e la massa di particelle elementari e la loro velocità. Questa è una definizione fondamentale.

Passiamo all’Ampere: è la peggiore definizione di unità di misura di sempre…

E’ definito come quella forza che agisce attraverso due infinitamente lunghe … cosa!? … infiniti e sottili fili paralleli a un metro di distanza nel vuoto… Insomma, è una definizione assurda!!! Ma fu scritta in questo modo per permettere di creare  spirali e avere forze calcolabili attraverso queste spirali – il che porterà a prendere quella definizione che abbiamo usato per misurare la carica dell’elettrone e invertirla, cosicché ora la carica dell’elettrone sia la cosa fondamentale a cui crediamo. E così avremo una definizione di unità in termini di costanti fondamentali che ci dirà come fare un Ampere e come misurarlo. In pratica ora la corrente elettrica sarà legata a quante particelle “caricate” scorrono lungo un filo ogni secondo: questa è la corrente elettrica!

Parliamo ora del Kelvin: l’unità definita dalla temperatura del punto triplo dell’acqua – che noi definiamo come 273,16 Kelvin. E ogni misurazione di temperatura sulla terra è una comparazione tra quella temperatura.

Dunque, ora, usando il potere della telepatia so cosa l’80% di voi sta pensando. Ed è… Che cosa è il punto triplo???

Bene, se potete zoomar un po’ qui, in questo punto. Ecco quello che dovreste riuscire a vedere, qui sul fondo, è “acqua”. E verso la metà della fiala, invece, c’è del ghiaccio; mentre in cima non abbiamo “aria”, attenzione, ma “acqua gassosa”.

E in questo punto preciso, qui, è dove acqua liquida, solida e gassosa esistono tutte in equilibrio stabilizzandosi in modo naturale allo standard di temperatura umana. Il punto triplo dell’acqua è lo standard umano per la temperatura.

Farò passare tra il pubblico questa fiala così tutti potranno osservare da vicino. Anche se si sarà in qualche modo “sciolta” quando arriverà verso le ultime file…

Ecco, come vedete è un artefatto molto carino, ma sembra u po’ anacronistico per il ventunesimo secolo… E allora cosa possiamo fare? Ancora una volta, invece che usare il Kelvin per misurare la costante di Boltzmann (cioè “quanta energia una molecola ha  per grado”) invertiamo i fattori in modo tale da avere la costante di Boltzmann che “crea” il Kelvin. Infatti, da maggio 2019, inizieremo a definire l’unità di misura della Temperatura in termini di costante fondamentale.

Di nuovo, non sarà più una comparazione tra quanto una cosa sia più calda o più fredda rispetto al punto triplo dell’acqua, ma ci baseremo invece sul “movimento molecolare” – perché il valore della costante di Boltzmann ci dice quanta energia di movimento le molecole hanno. E misurando questa energia di movimento saremo in grado di misurare la temperatura dai principi primi della fisica…

 

ciò che noi desideriamo è avere anche IDEE che permettano alla tecnologia di evolvere nei prossimi cento anni e darci misure più precise

Insomma, dal 20 maggio 2019 ci saranno, accanto alle unita del Sistema Internazionale delle misure, delle “unità fantasma” – delle “costanti fantasma” – delle costanti naturali. Ogni unità sarà associata a qualcosa riguardante il mondo che riteniamo una costante naturale…

Questo nuovo Sistema Internazionale sarà chiamato “Nuovo SI” per un anno  - ma poi torneremo a chiamarlo di nuovo “Sistema Internazionale” e basta (queste sono le regole…!). E baserà le sue radici sulle cose più stabili che l’uomo abbia mai incontrato nel mondo. Vale a dire, come detto, le costanti fisiche fondamentali della natura.

Questo passaggio alle costanti universali rimuove qualsiasi incertezza dalla definizione delle unità. Perché è nostro dovere eliminare sempre più le incertezze, col passare del tempo. E’ qualcosa che riguarda il futuro della misurazione: per questo è nostro compito farlo.

Pensate per un attimo alla vostra casa: è molto dispendioso lavorare sulle fondamenta; ma una volta che lo si è fatto, e si sono sistemate le cose, avrete la certezza (la sicurezza!) che la vostra casa non crollerà.

E il lavoro che noi stiamo portando avanti è proprio quello di costruire le “fondamenta” per il futuro del sistema delle misure.

Stiamo davvero gettando le basi per il futuro della misurazione.

GRAZIE A TUTTI!