1 mét dài bao nhiêu?

Một mét bằng năm viên gạch lát sàn… Một em nhỏ cũng có thể dễ dàng thực hiện phép tính “hiển nhiên” này. Còn bạn, có thể bạn sẽ ngạc nhiên mà trả lời rằng “1 mét thì bằng 1 mét chứ sao?”. Nhưng đó vẫn chưa phải là lời giải đáp chính xác!

Khi nghiên cứu bản chất của ánh sáng, các nhà vật lý phát hiện được rằng ánh sáng là một dạng chuyển động sóng. Ánh sáng có màu sắc khác nhau thì bước sóng cũng khác nhau, hơn nữa bước sóng là cực kỳ ổn định. Dùng bước sóng làm chuẩn độ dài có những ưu việt không gì sánh nổi. Vì vậy tại Hội nghị Cân đo Quốc tế khoá 11 tháng 10 năm 1960, người ta chính thức quy định đồ dài tiêu chuẩn của một mét bằng 1.650.763,73 lần bước sóng của sóng màu da cam do Kripton 86 phát ra trong môi trường chân không.

Đơn vị mét qua các thời kỳ

Thời cổ đại các nước đều có đơn vị độ dài riêng của mình mà các triều đại thì lại thường thay đổi. Những cái thước thay đổi nhiều đã gây không ít khó khăn cho việc chế tạo máy móc chính xác.

Sau cuộc cách mạng công nghệ thế kỷ XVIII, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng đã buộc các nhà khoa học phải tìm bằng được một tiêu chuẩn độ dài thống nhất quốc tế, có thể duy trì được trong một thời gian dài không thay đổi. Các nhà khoa học thời đó cho rằng độ lớn của Trái đất là không thay đổi. Năm 1970, giới khoa học Pháp đã đo đường kinh tuyến từ xích đạo của Trái đất, nêu ra chuẩn độ dài là một phần mười triệu đoạn đường kinh tuyến từ xích đạo qua Paris đến Bắc Cực và gọi đó là “1 mét”. Căn cứ vào độ dài đó người ta dùng platin chế tạo ra chiếc thước dài 1 mét chuẩn đầu tiên.

Năm 1889, Hội nghị Cân đo Quốc tế đã chính thức thông qua “chuẩn gốc quốc tế” của mét. Đó là thanh hợp kim platin – iridi tiết diện hình chữ X, có độ dài bằng một phần bốn mươi triệu đường kinh tuyến của Trái đất. Bản “gốc” này được cất giữ tại Viện Cân đo Quốc tế ở Paris. Các bản sao mét tiêu chuẩn do các nước làm lại phải được định kỳ đưa đến Paris để đối chiếu thước mét tiêu chuẩn.

Chưa hoàn hảo

Sử dụng một thời gian, các nhà khoa học lại nhận thấy chiếc thước mét ở Paris vẫn còn nhiều nhược điểm:

Thứ nhất, nó không cố định. Để giữ được độ chính xác suốt năm phải để nó ở trong phòng có nhiệt độ không đổi, không cho ánh sáng Mặt trời trực tiếp chiếu vào. Nếu áp suất bên ngoài thay đổi 1013 bar thì nó có thể co giãn 2 phần vạn milimet.

Thứ hai, hợp kim platin – iridi cũng không tránh khỏi hiện tượng nóng giãn, lạnh co. Do vậy, thước không đáp ứng được việc đo lường rất nhiều chi tiết đòi hỏi chính xác cao như hiện nay. Chẳng hạn linh kiện của máy dẫn đường tàu vũ trụ, nếu chỉ sai một milimet cũng đủ làm cho hành trình “sai ngàn dặm”. Cuối cùng, thước dù chế tạo bằng kim loại nhưng dần dần cũng không tránh khỏi bị ăn mòn, hư hỏng. Nếu chuẩn gốc quốc tế bị hư hỏng thì không thể chế tạo bằng kim loại nhưng dần dần cũng không tránh khỏi bị ăn mòn, hư hỏng. Nếu chuẩn gốc quốc tế bị hư hỏng thì không thể chế tạo được những thước khác hoàn toàn giống như cũ. Do vậy, các nhà khoa học đã chuyển sang một dạng đơn vị có thể “bất biến” hơn. Đó là bước sóng ánh sáng.

Vì sao phải có đơn vị độ dài chặt chẽ và thống nhất như vậy? Xin lấy một ví dụ, trong nhà máy, một chiếc máy phức tạp có không dưới mấy ngàn chi tiết, muốn đem hàng ngàn chi tiết đó lắp thành một chiếc máy để nó hoạt động bình thường thì khi chế tạo và kiểm nghiệm phải sử dụng các dụng cụ đo đảm bảo độ chính xác của các chi tiết. Nếu như không có một đơn vị đo độ dài một cách thống nhất, thì không có cách gì hoàn thành được công việc đó.

Tiến bộ của khoa học không bao giờ có giới hạn, việc nâng cao độ chính xác của đơn vị đo độ dài sẽ còn tiếp tục.