Đơn vị mét ra đời như thế nào ?
Lịch sử của hệ mét bắt đầu từ Thời kỳ Khai sáng với các phép đo chiều dài và trọng lượng bắt nguồn từ tự nhiên, cùng với các bội số thập phân và phân số của chúng. Hệ thống này đã trở thành tiêu chuẩn của Pháp và châu Âu trong vòng nửa thế kỷ. Các phép đo khác với tỷ lệ đơn vị đã được thêm vào và hệ thống này tiếp tục được áp dụng trên toàn thế giới.
Việc ứng dụng thực tiễn hệ mét lần đầu tiên diễn ra vào năm 1799, trong cuộc Cách mạng Pháp, sau khi hệ thống đo lường hiện hành trở nên không thực tế cho thương mại và được thay thế bằng hệ thập phân dựa trên kilôgam và mét. Các đơn vị cơ bản được lấy từ thế giới tự nhiên, năm 1791, mét được Quốc hội Pháp định nghĩa là một phần mười triệu khoảng cách từ xích đạo đến Cực Bắc dọc theo kinh tuyến đi qua thủ đô Pari của Pháp. Thước mét tiêu chuẩn đầu tiên được chế tạo bằng bạch kim và vẫn là tiêu chuẩn đo lường trong 90 năm tiếp theo. Sau một thời kỳ quay trở lại với các đơn vị đo lường thông thường do sự không phổ biến của hệ mét, việc chuyển đổi sang hệ mét ở Pháp và phần lớn châu Âu đã hoàn tất vào những năm 1850.
Hình 1. Một trong những thước đo mét tiêu chuẩn cuối cùng còn sót lại bằng đá cẩm thạch, trên đó có khắc một thanh ngang kèm theo chữ “MÈTRE”, dặt tại cửa sổ tầng trệt của Bộ Tư pháp Cộng Hòa Pháp ở thành phố Paris.
Vào giữa thế kỷ 19, James Clerk Maxwell đã hình thành nên một hệ thống mạch lạc, trong đó một số ít đơn vị đo được định nghĩa là đơn vị cơ sở và tất cả các đơn vị đo khác, được gọi là đơn vị dẫn xuất, được định nghĩa dựa trên các đơn vị cơ sở này. Maxwell đề xuất ba đơn vị cơ sở cho chiều dài, khối lượng và thời gian. Những tiến bộ trong điện từ học vào thế kỷ 19 đã đòi hỏi phải định nghĩa thêm các đơn vị khác và nhiều hệ thống đơn vị không tương thích đã được đưa vào sử dụng; không hệ thống nào có thể dung hòa với hệ thống thứ nguyên hiện có. Bế tắc này đã được giải quyết bởi Giovanni Giorgi, người vào năm 1901 đã chứng minh rằng một hệ thống mạch lạc kết hợp các đơn vị điện từ cần có đơn vị cơ sở thứ tư, đó là điện từ học.
Năm 1875, một hội nghị ngoại giao về hệ mét đã diễn ra tại Paris, nơi 17 chính phủ đã tham gia ký hiệp ước ngoại giao “Công ước Mét”. Đây là văn bản mang tính bước ngoặt đã dẫn đến việc chế tạo và phân phối các dụng cụ đo mét và kilogam, những tiêu chuẩn của hệ thống thống nhất trong tương lai mà sau này trở thành hệ thống SI và việc thành lập một tổ chức quốc tế, Conférence générale des poids et mesures (CGPM), để giám sát các hệ thống cân và đo dựa trên các tiêu chuẩn này. Công ước Mét đã được sửa đổi vào năm 1921.
Các bên ký kết quyết định thành lập và cấp vốn cho một viện khoa học thường trực là Viện Cân Đo quốc tế (BIPM). Hội nghị toàn thể về Cân và Đo (CGPM) bốn năm tổ chức một lần. CGPM thảo luận và xem xét công việc được thực hiện bởi các Viện Đo lường quốc gia (NMI) và BIPM, đồng thời đưa ra các khuyến nghị các quyết sách về đo lường cơ bản mới và tất cả các vấn đề chính mà BIPM quan tâm. Cụ thể, Năm 1960, CGPM đã cho ra mắt Hệ thống đơn vị quốc tế (tiếng Pháp là Système international d’unités hoặc SI) với sáu “đơn vị cơ bản”: mét, kilogam, giây, ampe, độ Kelvin (sau này đổi tên thành “kelvin”) và candela , cùng với 16 đơn vị khác được dẫn xuất từ các đơn vị cơ bản. Một đơn vị cơ bản thứ bảy, mol và sáu đơn vị dẫn xuất khác đã được bổ sung sau đó vào thế kỷ 20.
Trong định nghĩa năm 1960, đơn vị mét được định nghĩa là theo bước sóng của ánh sáng từ một nguồn nhất định, cho phép rút ra nó từ một hiện tượng tự nhiên phổ quát. Như vậy, chỉ còn lại nguyên mẫu kilogam là thực thể nhân tạo mà định nghĩa các đơn vị SI phụ thuộc vào.
Ngày 16 tháng 11 năm 2018, CGPM lần thứ 26 các thành viên đã biểu quyết với đa số thông qua việc định nghĩa lại các đơn vị đo lường cơ sở SI. Định nghĩa mới có hiệu lực từ ngày 20 tháng 5 năm 2019, đây là lần đầu tiên hệ SI được xác định hoàn toàn từ các hằng số trong tự nhiên. Bên cạnh đó bộ tiêu chuẩn ISO/IEC 80000 định nghĩa rõ các đại lượng cơ bản và các đại lượng dẫn xuất cần thiết phải tương ứng với các đơn vị cơ bản của SI và các đơn vị dẫn xuất được định nghĩa trong sổ tay này. Theo đó đơn vị mét được định nghĩa như sau:
Mét (ký hiệu m) là đơn vị độ dài của SI. Mét được định nghĩa bằng cách lấy trị số được ấn định cho vận tốc ánh sáng trong chân không (ký hiệu c) là 299 792 458 khi biểu thị theo m s-1, trong đó giây được định nghĩa theo ΔνCs.
Định nghĩa này bao hàm hệ thứ chính xác c = 299 792 458 m s-1. Bằng cách đảo về hệ thức này, mét được biểu diễn theo các hằng số c và ΔνCs.
Như vậy, một mét bằng độ dài của quãng đường mà ánh sáng trong chân không đi hết một khoảng thời gian bằng 1/299 792 458 giây.
Đến năm 2021, Công ước Mét có 63 quốc gia và nền kinh tế là thành viên của CGPM, có νquyền cử một quan sát viên tham dự Hội nghị CGPM.
CGPM bầu chọn tối đa 18 đại diện họp hàng năm tại CIPM. CIPM thay mặt cho CGPM giám sát BIPM và hợp tác với các tổ chức đo lường quốc tế khác. CIPM đảm nhận công việc chuẩn bị cho các quyết sách kỹ thuật do CGPM đưa ra. CIPM được hỗ trợ bởi 10 Ủy ban tư vấn. Chủ tịch của mỗi Ủy ban tư vấn thường là thành viên của CIPM. Các thành viên khác của Ủy ban tư vấn là đại diện của các NMI và các chuyên gia độc lập khác.
(Trung tâm Nghiên cứu Kiểm định Hiệu chuẩn Đo lường)
