SI-järjestelmän perusyksiköt

Abstract

Tässä pro gradu -tutkielmassa esitetään SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä. Jokaisesta perusyksiköstä esitetään sekä yksikön historia että nykytilanne. Perusyksiköiden historioiden tarkastelussa aloitetaan käsittelemällä yksikköön liittyvän suureen historiaa. Esitetään, miten suureet ovat mitattu kautta aikojen ja miten niiden standardisoiminen on kehittynyt. Lisäksi esitetään, miten perusyksiköt ovat syntyneet eri aikoina, miten ja miksi yksikköjoukoista on alkanut muodostua yksikköjärjestelmiä ja millaisessa muodossa jokainen yksikkö päätyi lopulta SI-järjestelmään.

Nykyistä SI-järjestelmää tarkastellaan esittämällä jokaisen perusyksikön määritelmä, sekä kuvataan ne menetelmät, joilla määritelmän mukainen yksikkö voidaan käytännössä määrittää. Tutkielma täten sisältää laaja-alaisen joukon fysiikan eri osa-alueita. Spektroskopiaa ajan perusyksikön sekunnin määrittelyssä, interferometriaa matkassa, klassista- ja kvanttimekaniikka massassa, akustiikkaa lämpötilassa sekä paljon muuta. Tutkielmassa kuvattuja menetelmiä kutsutaan ensiömenetelmiksi ja ne ovat tarkimmat menetelmät määritellä perusyksiköt. Historiaa ja nykyhetkeä pohtien, mietitään lisäksi, mitä SI-järjestelmän perusyksiköiden määritelmille ja ensiömenetelmille mahdollisesti tapahtuu tulevaisuudessa.

SI-järjestelmän perusyksiköiden määrityksiä toteuttavien ensiömenetelmien tarkkuus on tärkeää, sillä perusyksiköistä johdetaan laaja joukko johdannaisyksiköitä. SI-yksikköjärjestelmä on perus- ja johdannaisyksiköiden muodostama kokonaisuus, joka on kansainvälisesti muodostettu. SI-järjestelmä on merkittävä, sillä sen yksiköt vaikuttavat laajasti eri elämän osa-alueilla ympäri Maapalloa. Sen lisäksi että yksiköt ovat kielellinen osa tiedettä ne esimerkiksi määrittelevät kauppaa ja teollisuutta. SI-järjestelmä on myös siksi merkittävä, että metrisopimuksen allekirjoittaneessa Suomessa, SI-järjestelmän käyttäminen on virallisissa asiayhteyksissä lähes poikkeuksetta pakollista.