Килограмм – это одна из основных международных единиц измерения массы. Он был определен в 1799 году Французским национальным институтом мер и весов как единица массы, равная массе литра воды при температуре точки плавления льда и атмосферном давлении.
Как и другие единицы измерения, килограмм имеет свою историю и эволюцию. В историческом плане, определение килограмма стало частью более широкой попытки по установлению единой системы измерений, которая была необходима для рационализации международной торговли и обмена информацией.
Первые попытки создания единой системы измерений были сделаны в 18 веке, когда множество стран и регионов использовали собственные системы измерений, что создавало значительные препятствия для торговли и научного обмена. Один из первых шагов к единой системе был сделан во Франции, когда Великая французская революция создала необходимость в стандартизации мер и весов.
В 1791 году создалась Комиссия длины, состоящая из ученых и инженеров, которая занималась разработкой новой системы единиц измерения. В 1799 году Комиссия назвала новую систему единиц Системой Мер и Весов, и одной из ее составляющих был килограмм.
Определение килограмма на основе массы литра воды было практичным и доступным методом. Вплоть до 20 века, когда появились более точные методы определения массы, масса литра воды оставалась стандартом для определения килограмма.
Однако в 20 веке стали становиться очевидными недостатки этого определения. Вода может менять свою плотность в зависимости от температуры и давления, и поэтому определение массы килограмма на основе воды становилось менее точным. Кроме того, это определение было неудобным в использовании, так как требовало доступа к лабораторным условиям и использования специального оборудования.
В связи с этим началось исследование более точных и стабильных методов определения массы, которое привело к разработке Международной прототипной килограммовой массы, более известной как «Международный прототип килограмма».
Международный прототип килограмма был создан в 1889 году в результате сотрудничества между международными организациями и служит как стандарт для массы килограмма. Он изготовлен из платины-иридия и хранится в Международном бюро мер и весов во Франции.
Однако даже этот прототип, созданный с максимальной точностью и вниманием к деталям, подвержен некоторому изменению со временем. Это вызвано различными факторами, такими как коррозия материала, микроскоопические частицы на поверхности и небольшие изменения внутренней структуры материала.
В свете этих проблем, в последние годы велся процесс разработки нового определения килограмма, которое было основано не на физическом объекте, а на фундаментальной константе природы. В результате реформы единиц измерения, одобренной в 2018 году, килограмм определен как величина, связанная с постоянной Планка – основной константой квантовой механики.
Это новое определение килограмма имеет ряд преимуществ перед предыдущим. Во-первых, оно основано на универсальной константе, которая не подвержена физическим изменениям и может быть точно воспроизведена. Во-вторых, оно позволяет использование точных методов для измерения массы, основанных на фундаментальных свойствах природы.
Таким образом, килограмм — это единица массы, которая претерпела эволюцию в течение истории человечества. Она была определена в 1799 году на основе массы литра воды, а затем была создана Международная прототипная килограммовая масса как стандарт. Однако, с течением времени эти методы стали недостаточно точными, и в 2018 году килограмм был определен в новом стандарте, связанном с фундаментальной константой Планка. Это новое определение более точно и универсально, и является последним шагом в развитии определения килограмма.