Vì sao cần cải tiến hệ SI?

Vào tháng này, hệ đo lường SI vừa tròn 50 tuổi, và đó là lí do để ăn mừng kỉ niệm, theo lời Brian Bowsher, trưởng phòng thí nghiệm vật lí quốc gia của vương quốc Anh. Tạp chí New Scientist đã phỏng vấn ông nhân sự kiện này.

Các đơn vị nghe có vẻ khó hiểu – vậy thì kỉ niệm cái gì chứ?

Hệ đơn vị quốc tế, thường được biết tới nhiều hơn với tên gọi tắt là SI, được thiết lập vào năm 1960 tại một hội nghị ở Paris. Hội nghị đã thống nhất một chuẩn quốc tế cho các đơn vị cốt lõi, thí dụ như mét để đo chiều dài. Điều này có ý nghĩa lớn đối với lĩnh vực thương mại, vì cuộc sống sẽ gặp khó khăn với nhiều đơn vị đo lường khác nhau. Ngay cả đến bây giờ, vẫn có đến ba loại gallon. Nếu không có một hệ đơn vị chung có thể dẫn tới thảm họa, thí dụ NASA đã mất Tàu quỹ đạo Khí hậu Hỏa tinh trị giá 125 triệu USD sau sự nhầm lẫn giữa các đơn vị hệ mét và hệ Anh.

Brian Bowsher là giám đốc Phòng thí nghiệm Vật lí quốc gia, trung tâm đo lường của nước Anh. Luận án tiến sĩ của ông thuộc lĩnh vực hóa học vô cơ, ở trường Đại học Southampton, Anh quốc. Ảnh: NPL

Có gì không ổn với các đơn vị cũ sao?

Về cơ bản, chúng được định nghĩa theo các đối tượng vật chất. Cho nên nếu đơn vị gán cho khối lượng, chẳng hạn, thì nó có thể thay đổi theo thời gian qua sự tác động của môi trường, và chúng ta sẽ không biết được. Nhưng kể từ năm 1983, từng đơn vị SI một đã được định nghĩa bằng những hằng số tự nhiên, phổ quát. Mét bây giờ được định nghĩa là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong 1/299.792.458 của một giây. Duy chỉ có kilogram vẫn được định nghĩa bằng một đối tượng vật chất – khối lượng của một khối trụ làm bằng hưpj kim platinum-iridium, cất giữ trong một tầng hầm của Sèvres, Pháp – và chúng tôi có kế hoạch thay đổi định nghĩa đó.

Điều này có ý nghĩa gì đối với thế giới thực tế?

Sự tiêu chuẩn hóa được cải tiến lớn – và chính xác. Sự chính xác này thật sự thể hiện trong các lĩnh vực như xạ trị ung thư, lĩnh vực đòi hỏi liều lượng bức xạ phải phân phối lên mô bệnh với độ sai số trong ngưỡng 3% mới thu được kết quả tốt nhất. Chỉ cần lệch ra ngoài chút xíu thôi và bạn sẽ không tiêu diệt được tế bào ung thư, hoặc giết nhầm các tế bào khỏe mạnh.

Còn những lợi ích hàng ngày dễ thấy hơn thì sao?

Đối với những việc như cân đong hàng tạp phẩm, những chiếc cân là đủ tốt rồi. Nhưng những công nghệ mới hơn như các hệ thống định vị qua vệ tinh đòi hỏi độ chính xác cao. Thí dụ, hai vệ tinh cần phải đồng bộ hóa hết sức chính xác mới có thể định vị một điểm chính xác bên trong một tòa nhà. Và vào năm 2015, chúng ta hi vọng phát triển được các đồng hồ ổn định tốt hơn 1 giây trong 10 tỉ năm. Những cải tiến này đưa vào các hệ thống định vị kiểu GPS cuối cùng sẽ có độ chính xác cỡ mili mét.

Sự tiêu chuẩn hóa còn có thể giúp được những gì khác nữa?

Mậu dịch carbon chiếm lĩnh thị trường 100 tỉ bảng Anh. Để giai thương hợp thức, bạn phải có một cơ sở được thống nhất để đo sự phát thải carbon, cái có thể phát sinh từ các nguồn rất khác nhau như canh tác nông nghiệp, giao thông vận tải hoặc sản xuất công nghiệp. Chúng ra cần các phép đo chất lượng mà mọi người đều thống nhất, và Phòng thí nghiệm vật lí quốc gia [Anh - NPL] hiện đang giữ ghế chủ tại trong những chương trình quốc tế như vậy.

Còn bản thân sự biến đổi khí hậu thì sao?

Những phép đo tốt hơn sẽ làm giảm độ sai số mà một vấn đề như thế vấp phải. Tại NPL, chúng tôi đang đề xuất một sứ mệnh vệ tinh nhỏ, giá thành thấp, để giúp xác lập các tiêu chuẩn cho các nghiên cứu khí hậu và để thu được sự cải tiến 10 bậc so với những phép đo trước đây. Sau cùng, ngay cả sự biến thiên nhỏ bé nhất của nhiệt độ mặt trời cũng có thể gây ra một thời kì băng hà.

Các đơn vị ngoài Si vẫn đang tồn tại và phát huy tác dụng. Liệu chúng có thể bị thay thế hoàn toàn hay không?

Ngay cả khi tôi đến quầy phục vụ trong quán rượu, tôi vẫn gọi 0,57 lít – cho nên câu trả lời có lẽ là không.

Nguồn: New Scientist
Tác giả: Alison George