Das Ur-Kilogramm, das nicht mehr ein Kilogramm wiegt (oder vielleicht doch?)

[3of5]

Das Urkilogramm - jener in Paris aufbewahrte, luftdicht abgeschlossene Gegenstand, über den unsere Gewichtseinheit definiert ist - leidet aus rätselhaften Gründen an Schwindsucht. Die Gewichtseinbußen sind zwar nur minimal, können aber für Wissenschaftler bereits problematisch werden.

Um diesem Problem abzuhelfen - einer Unzulänglichkeit, die man letztlich immer hat, wenn man eine Maß- oder Gewichtseinheit über einen solchen Ur-Gegenstand definiert - versucht man nun, eine "natürliche Alternative" zu finden, indem man das Kilogramm über irgendeine Naturkonstante definiert: Man sucht zu diesem Zweck irgendeine unveränderliche physikalische Größe, über die man durch irgendeinen beschreibenden Ausdruck der Art "ein Kilogramm ist x mal so schwer wie..." die Einheit starr und unveränderlich definieren kann. Für Länge und Zeit existieren solche natürlichen Definitionen bereits. Ein Meter ist die Länge, die das Licht im Vakuum in 1/299.792.458 Sekunden zurücklegt. Eine Sekunde ist über die Schwingungsdauer einer bestimmten Strahlung von Cäsium-133-Atomen definiert.

Für das Kilogramm soll jetzt ebenfalls eine natürliche Abhilfe her, wobei man daran denkt, das Kilogramm über die Anzahl von Siliziumatomen zu definieren, die exakt ein Kilogramm ausmachen. Dieser Ansatz ist aber nicht ganz unproblematisch, wie in dem Artikel noch näher ausgeführt wird.

Philosophisch interessant an dem ganzen Problem ist ja folgendes: Wenn die Einheit "Kilogramm" (noch) definiert ist über jenen Gegenstand in Paris, dann heißt das, dass die Aussage "3of5 ist 70 Kilogramm schwer" nichts anderes bedeutet als "3of5 ist 70 mal so schwer wie das Urkilogramm in Paris". Wenn das so ist, muss man dann nicht sagen, dass das Urkilogramm nicht inzwischen ein Kilogramm minus ... wiegt, sondern dass es immer noch exakt ein Kilogramm wiegt? Denn dass dieser Gegenstand ein Kilogramm schwer ist, ist sozusagen wahr per definitionem, völlig egal, wie viel Masse er enthält

Ebenso konnte das Urmeter in Paris unmöglich durch Schrumpfung länger oder kürzer als einen Meter werden. Denn wer von diesem Gegenstand sagte, dass er nicht einen Meter lang ist, äußerte eine Kontradiktion! Das galt natürlich nur solange das Metermaß über das Urmeter definiert war. Jetzt aber kann dafür niemand mehr die physikalische Hypothese äußern, dass das Licht in 1/299.792.458 Sekunden mehr oder weniger als einen Meter zurücklegt, denn es ist logisch wahr, dass das Licht in dieser Zeit einen Meter zurücklegt

Physikalische Maßeinheiten: Das rätselhafte Schrumpfen des Urkilogramms - Wissenschaft - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten

[picard2893]

Wohl gemerkt im Vakuum...denn selbst die Lichtgeschwindigkeit kann abgebremst werden, zum Beispiel wenn es durch einen Glasblock schießt...die Lichtgeschwindigkeit nimmt ab um ein paar 1000stel Prozente, aber es ist trotzdem faszinierend...Was ist eigentlich für ein Objekt, dass inzwischen nicht mehr exakt einen Kilo wiegt? Und was für eine astronomische Zahl soll denn da herauskommen, wenn man die Atome wiegt und irgendwann soviele zusammen hat, um auf einen Kilo zu kommen, dass müssten ja Billiarden sein, oder noch mehr...Ich wiege soviel wie 34,35522309 Billiarden Siliziumatome, also sprich 85 Kilo... Oh mann, ich hoffem die finden eine anständige Vergleichsbasis...

[Bynaus]

Billiarden wäre ja noch schöner...

6e23 Atome sind in einem Mol. Da Silizium die molare Masse 28 hat, wiegen also 6e23 Atome 28 Gramm. Oder 2.14e25 Atome ein Kilo. Etwa. Das sind gerade etwa 21.4 Milliarden Billiarden.

Die philosophische Frage wird halt durch die Vergleichbarkeit etwas entschärft: Wenn man eine Menge andere Dinge mit dem Urkilo geeicht hat, und die bringen plötzlich alle mehr auf die Waage als dieses, dann liegt die Vermutung nahe, dass das Urkilo an Masse verloren hat.

Die Definition des Kilos hat weitreichende Folgen. Denn jedes Mal, wenn das Urkilo ein paar Nanogramm verliert, gewinnt die Erde (zumindest auf dem Papier) zig Milliarden Tonnen an Masse. Gerade, wenn man versucht, die Gravitationskonstante genauer zu bestimmen, kommt man irgendwann nicht mehr darum herum, das Kilo exakt zu definieren.

[Boltar]

mhhh

kann es vielleicht sein das das Kilo nix verliert sondern die Gravitation der Erde abnimmt.

Weil wir zum beispiel viele Millionen tonnen schon in den Weltall geschossen haben Öl und Kohle verbrennen und so die masse abnimmt

Weis das jemand??

[Harmakhis]

mhhh

kann es vielleicht sein das das Kilo nix verliert sondern die Gravitation der Erde abnimmt.

Weil wir zum beispiel viele Millionen tonnen schon in den Weltall geschossen haben Öl und Kohle verbrennen und so die masse abnimmt

Weis das jemand??

Damit hat es sicher nichts zu tun, weil ja das Urkilogramm ja im Vergleich zu Kopien des Urkilogramms (selbes Material, Herstellungsweise, Lagerung, etc.) Masse verliert. Es ist nur das ganz offizielle Urkilogramm in Paris betroffen, die Kopien nicht. Also muss es ein besonderer Umstand sein, der auf das Ding in Paris wirkt.

[Atahualpa]

Ich wusste nichtmal das es ein Urkilogramm gibt.
Wozu ist das Teil eigentlich??

[HiroP]

mhhh

kann es vielleicht sein das das Kilo nix verliert sondern die Gravitation der Erde abnimmt.

Weil wir zum beispiel viele Millionen tonnen schon in den Weltall geschossen haben Öl und Kohle verbrennen und so die masse abnimmt

Weis das jemand??

Nein, das hat mit Sicherheit keinen Einfluss auf die Gesamtmasse der Erde.
Angenommen wir hätten wirklich schon Mio. Tonnen kg Zeug in den Erdorbit geschossen (was bei weitem nicht der Falls ist). Das wären 10^6 kg.

Die Masse der Erde liegt in der Größenordnung von 10^24 kg.
Damit entsprächen diese Mio. kg einem Bruchteil von 1 / (10^18). Also nix.

Das Ziel des ganzen ist im Moment die Definitionen der Basiseinheiten der Naturwissenschaften auf die Lichtgeschwindigkeit zurückzuführen.
Bei dem Meter ist das bereits offiziell, bei der Sekunde noch nicht offiziell aber geplant und das Problem macht in der Tat das Kilogramm...

Ich wusste nichtmal das es ein Urkilogramm gibt.
Wozu ist das Teil eigentlich??

Das ist dazu da, dass du im Supermarkt bei einem Kilopreis von 1,99€ auch wirklich ein Kilo Bananen für deine 1,99€ bekommst und nicht bloß ein halbes.

Man braucht eine Basis, aufgrund derer man diese Einheiten festlegt. Sonst könnt ja jeder sich selbst sein eigenes Kilogramm oder seinen eigenen Meter festlegen....

[maestro]

Auf die einfachste Erklärung kommt ihr nicht? Es handelt sich selbstverständlich um eine Verschwörung. Gegner des metrischen Systems (Illuminaten?) wollen selbiges abschaffen und Zwietracht zwischen dem BIPM in Paris und den nationalen Behörden, welche Kopien des Urkilos besitzen, säen. Die Menschen können sich nicht mehr sicher sein, ob sie wirklich ein Kilo Bananen kaufen und wechseln auf Zoll und Pfund.

[Jack Crow]

Ich würd sagen zumindest das philosophische Problem lässt sich - in guter philosophischer Tradition - im Grunde als scheinproblematisches Sprachspiel auflösen . Denn die Referenz ist ja eigentlich das Objekt zum Zeitpunkt seiner Definition als Referenz. Seitdem ist präzise klar was ein Kilogramm ist - das Objekt selbst erfüllt danach nur noch den technischen Zweck, diese bereits definierte Referenz zu repräsentieren. Wenn dieses Objekt nun an Masse abnimmt heißt das also nicht daß die Referenz selbst abnimmt, sondern daß das Objekt seine Funktion als Repräsentanz verliert.
Wobei das natürlich durchaus ein reales Problem sein kann .

[picard2893]

Ich würd sagen zumindest das philosophische Problem lässt sich - in guter philosophischer Tradition - im Grunde als scheinproblematisches Sprachspiel auflösen . Denn die Referenz ist ja eigentlich das Objekt zum Zeitpunkt seiner Definition als Referenz. Seitdem ist präzise klar was ein Kilogramm ist - das Objekt selbst erfüllt danach nur noch den technischen Zweck, diese bereits definierte Referenz zu repräsentieren. Wenn dieses Objekt nun an Masse abnimmt heißt das also nicht daß die Referenz selbst abnimmt, sondern daß das Objekt seine Funktion als Repräsentanz verliert.
Wobei das natürlich durchaus ein reales Problem sein kann .

Sein kann und ist und bleiben wird, denn egal wie gut die Referenz um das Kilo verbreitet ist, löst es dennoch den technischen Punkt in keinster Weise ab, da ja sicher von Zeit zu Zeit das Urkilogramm abgeglichen wird, und da kann die definierte Referenz nichts bewirken. Nur der technische Standpunkt ist hier relevant. Ohne ihn kann die Definition schnell von Mensch zu Mensch abweichen. Ein klar definierter und durch die Umwelt unabhängiger und unbeeinflussbarer Stoff ist hier die einzig brauchbare Basis und wenn die nicht mehr besteht oder der Stoff nicht gefunden wird, sieht es schlecht aus. Es geht ja hier nicht um ungefähre Werte, sondern um absolut präzise Werte. Klar, wenn man ein Kilo Bananen kauft, merkt man den Unterschied zwischen 1,000000000422 Kilogramm und 1,000034555539 Kilogramm nicht sonderlich, aber mit Sicherheit wird ein extrem genauer Wert bei Labortests benötigt...Deshalb ist die genaue, technische Definition entscheidender als jede Andere...

[DragoMuseveni]

Wozu ist das Teil eigentlich??

Über das Urkilogramm definiert man wie schwer genau ein Kilogramm. Daher ist es, aus der Definition heraus, genau ein Kilogramm schwer.

Wenn es also an Gewicht verliert müssen alle Waagen angepasst werden.

Es gibt auch ein Urmeter...

Mag komisch klingen, aber es gab auch Zeiten wo Masse z.b. über die Länge von der Hand eines Königs u.ä. Definiert wurden. Teils hatten auch verschiedene Städte verschiedene Masse.

[Jack Crow]

@p28: Deshalb sprach ich ja auch explizit das vom Threadstarter angesprochene "philosophische Problem" an....

[MMK]

Meine Meinung zum Thema Masseschwund: Ganz einfach lösen sich Atome aus dem Metallgitter ab und gehen in die Gasphase. So wie Eis hat auch ein Metall-Festkörper zweifellos einen (wenn auch sehr sehr geringen nicht mehr messbaren) Dampfdruck - auch bei niedrigen Temperaturen.

Also ich halte es für möglich dass jährlich ein Dutzend Atome aus dem Block "verdunsten" - in der Käseglocke rumschwirren und sich dann eventuell woanders absetzen, wieder am Urkilogramm oder am Glas oder so.

Würde mich interessieren wie der Block in ein paar Millionen Jahrquadrillionen aussieht ...

[Harmakhis]

Das müsste man dann aber bei allen Repliken des Urkilogramms feststellen, diese sind ja aus dem selben Material und werden gleich aufbewahrt.
Und wenn das so einfach wäre, dann wären die Leute, die das untersuchen sicher auch selbst drauf gekommen.

[Anla'Shok]

mhhh

kann es vielleicht sein das das Kilo nix verliert sondern die Gravitation der Erde abnimmt.

Weil wir zum beispiel viele Millionen tonnen schon in den Weltall geschossen haben Öl und Kohle verbrennen und so die masse abnimmt

Weis das jemand??

soweit ich weis regnen täglich 150t kosmischen staubes auf die erde. die wird mann wohl oder übel auch mitrechnen müssen.sowie die vermehrung der biomasse(alles leben) deshalb wird die erde als solche schwerer.und die gravitation ist auch nicht überall gleich.
das urkilo wurde glaubich im 2.wk leicht angekratzt,also fehlt was