Међународни систем јединица, повратак основним начелима?

Међународни систем јединица, повратак основним начелима? ПЕТАР М. БОШЊАКОВИЋ, Високa школa електротехнике Стручни рад и рачунарства, Београд UDC: 53.08 DOI: 10.5937/tehnika1604636B Циљ овог рада је да прикаже мерења и метрологију са становишта система мерних јединица. Метрологија је једна од првих области у којој је успостављена шира међународна сарадња. Данас постоји низ међународних организација чији крајњи циљ је успостављање и одржавање мерног јединства у свету. Основу за то представља међународно прихваћен систем мерних јединица (SI). У раду је дат сажет историјат развоја важећег и приказана концепција новог система јединица, чије усвајање се очекује 2018. године. Кључне речи: Међународни систем јединица, основна мерна јединица, физичка константа, дефиниције основних мерних јединица 1. УВОД Метрологија је наука која се бави мерењима, обухватајући све њихове теоријске и практичне аспекте, без обзира на област науке или технике на коју се односе, односно у којој се примењују. За лаике, мерење је "сасвим обична" активност. У процесу производње, у трговини и саобраћају људи употребљавају разноврсна мерна средства, не размишљајући притом о начину на који она остварују своју намену, а још мање о теоријским претпоставкама које су учиниле могућим њихову израду и коришћење. Лакоћа са којом се савремени мерни уређаји користе успешно прикрива сложеност мерне технике и њеног историјског развоја. Само понекад, додуше, непознавање принципа мерења, или својстава мерног средства, доводи до грешке или неспоразума. Обични људи свакодневно користе податке о времену, температури, маси, дужини или брзини; најчешће без праве представе о суштини поступка којим су ти подаци добијени. Иако у свести савременог човека постоји веома јасна представа о значају мерења, које је "за науку оно што је крв за људско биће", практичан значај ове активности као да остаје у сенци, међу стварима о којима се не размишља. Мерења прате савременог човека од самог рођења, па кроз цео живот. Адреса аутора: Петар Бошњаковић, Високa школa електротехнике и рачунарства, Београд, Војводе Степе 283 Рад примљен: 19.05.2016. Рад прихваћен: 17.06.2016. Сваком новорођенчету, одмах после рођења, мере се дужина, тежина, пулс и температура. Податак да се у развијеним земљама свакодневно обавља више од стотину релевантних мерења "по глави становника", делује као претеривање, као и процена да, просечно, трошкови мерења учествују са више од 10% у цени производа на тржишту. Број мерних средстава у свету расте све већом брзином. Сматра се да мерења и операције повезане са њима доприносе бруто националном доходку индустријски развијених земаља са око 4% [1]. 2. ОСНОВНИ ПОЈМОВИ Под називом величина у мерној техници се подразумева мерљива величина (measurable quantity), која представља својство појаве, тела или супстанције које може да се квалитативно разликује и квантитативно да одреди [2]. Скуп величина између којих постоје дефинисани односи представља систем величина (system of quantities). Основна величина (base quantity) једног система је једна од величина у систему величина која је одабрана као функционално независна. Теоријски је могуће све физичке величине свести на две основне: простор и време [3], али такав приступ нема много присталица. Међународно прихваћен систем величина (International System of Quantities, ISQ) заснива се на седам основних физичких величина. То су дужина, маса, време, електрична струја, светлосна јачина, апсолутна ( термодинамичка) температура и количина супстанције. ISQ је санкционисан међународним стандардима ISO/IEC 80000 [4]. 636 TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016)

Посебну врсту физичких величина представљају константе. То су физичке величине за које се сматра да су по својој природи универзалне и непромењиве са временом. Таква је, на пример, гравитациона константа која фигурише у Њутновом закону гравитације. Болцманова константа, којом се повезују температура и енергија, заправо успоставља везу између макроскопске и микроскопске физике. Макроскопска величина, температура извесне количине идеалног гаса, доводи се у везу са енергијом његових микрочестица. Планкова константа описује својство дискретизације енергије светлосног зрачења. Авогадрова константа представља однос броја елементарних јединки (честица) и одговарајуће количине супстанце. Фундаменталне физичке константе представљају полазну основу за размевање закона природе и систематизацију људских знања о природи. Физичка величина може да се представи бројем и референцом. У општем случају, референца може да буде мерна јединица, мерна процедура или њихова комбинација. Бројевна (нумеричка) вредност појединачне физичке величине одређује њену великост (интензитет) у поређењу са другим величинама исте физичке природе. Изабрана, тачно одређена, појединачна величина, са којом се друге величине исте врсте пореде, да би се квантитативно одредиле у односу на ту величину, представља јединицу мере (measurement unit). У начелу, мерне јединице могу бити произвољно одређене. Практично, оне треба да буде погодне за остваривање и подесне за свакодневну употребу. То се постиже ако имају пригодне вредности и одређене су величинама датим у природи, независно од човека, а дефинисане тако да се могу остварити у свакој лабораторији снабдевеној одговарајућим мерним уређајима. На међународном нивоу, мерне јединице се договором дефинишу и усвајају. 3. ИСТОРИЈА МЕЂУНАРОДНОГ СИСТЕМА ЈЕДИНИЦА Почеци науке о мерењу допиру до самих почетака настанка цивилизације. Људи од давнина мере величине које су им потребне за обављање процеса производње, односно размене материјалних добара. Да би резултати појединих мерења могли да се пореде неопходно је да буду дефинисане одговарајуће јединице. Првобитне јединице мере за дужину су биле антропометријске: прст, шака, лакат, хват,... Притом су раличите јединице коришћене за исту физичку величину, зависно од великости или сврхе мерења. Дужина, на пример, мерила се прстима и шакама, али и корацима, миљама и данима (хода). Већ у првим државним заједницама утврђиванe су материјализоване прамере чији су оригинали чувани као светиње у храмовима, као што је, на пример, Асирски кубит за који се процењује да је стар преко четири и по миленијума. Тако је било хиљадама година. Са циљем остваривања мерног јединства у оквирима неке људске заједнице, великост неке конкретне појединачне ствари проглашавана је за основну меру одређене физичке величине, као што је то био случај са дужином која представља растојање од врха носа до врха палца испружене леве руке краља Хенрија I, која је, почетком дванаестог века, проглашена за меру дужине у Енглеској. Метални штап израђен на основу ове дефиниције, био је озакоњен као краљевска мера за дужину yard. Одржао се у употреби и до данас, иако је његова величина (вред - ност) много пута редефинисана. Историја мерних јединица је, на неки начин, историја цивилизације. Њихове су промене пратиле друштвене промене, а развој био спрегнут са променама технологије, али и навика. Сматра се да је питање потребе за унификацијом мерења први, у модерној Европи, поставио фламански математичар и физичар Стевин (Simon Stevin) још крајем шеснаестог века. Он је разрадио декадни (десетични) систем бројева (чија је основа десет), примењујући га при конструкцији фортификационих објеката. Скоро век касније оснивач Краљевског научног друштва у Лондону, бискуп Вилкинс (John Wilkins), предложио је увођење декадног систем мера у Енглеској, али безуспешно. Сличан покушај није успео ни у Русији средином осамнаестог века. Иако је овај систем веома погодан за изражавање веома малих и веома великих бројева, као и свих бројева између, његово прихватање било је споро. Тек крајем осамнаестог века нова друштвена класа, у настојању да унапреди своје пословање, сагледала је неопходност постојања јединствених мерних јединица. Француска револуција је, између осталог, увела увела нов систем мера, заснован на јединици дужине као основној. Названа је метар (фр. mètre од грч. метрон, што значи мера ), па отуда и назив "Метарски систем мера. Нови систем почивао је на декадном систему бројева и био научно заснован. У томе се крила његова снага. Он је био везан за величине дефинисане у природи, независно од човека. Јединица за дужину утврђенa je као десетомилиони деo лука Земљиног меридијана, од пола до екватора. Јединице површине и запремине биле су дефинисане као квадрат односно куб јединице дужине. Јединица за време дефинисана је као 86.400 део средњег сунчевог дана, а јединица за тежину као тежина кубног дециметра воде на температури када је њена густина највећа (4ºC). Никада ништа веће и једноставније, повезаније у свим TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016) 637

својим деловима, није изашло из људске руке рекао је Антоан Лавоазје (Antoine Lavoisier) поводом легализације дефиниција метра и килограма. Креатори метарског система настојали су да он буде неутралан у највећој могућој мери, независан од неких националних, локалних или историјских околности, тако да може да буде прихваћен свуда у свету. Назив метар, као и назив целих бројева (декадни), потиче из грчког, а назив делова бројева (децимале) преузет је из латинског језика. На основу мерења спроведих у последњој деценији осамнаестог века израђене су прамере јединице дужине и јединице масе, које су смештене у француски државни архив. Законом из 1799. године ови прототипови јединица мере за дужину и масу су и званично легализовани као "дефинитивне мере" познате као "архивски метар" и "архивски килограм". Тиме је, међутим, напуштена научна идеја водиља установљавања Метарског система мера, да општа, непроменљива својства природе одређују основне јединице. Као и некад, практичне мерне јединице су били артефакти који се чувају у одговарајућој институцији. Немачки математичар и астроном Гаус ( Karl Friedrich Gauss) показао је (1832) да је за квантитативно одређивање појава у механици довољно изабрати јединице мере за три независне величине. Систем јединица у којем су јединице свих његових величина дефинисане искључиво помоћу јединица основних механичких величина (дужине, масе и времена), назван је апсолутни систем. Закон који је пола века раније открио француски војни инжењер Кулон (Charles de Coulomb) омогућио је успостављање везе између електричних и механичких величина. Томе се придавала велика важност, јер се сматрало да је могуће механичко објашњење свих физичких појава. Веровало се да је тај број од три димензије дат од саме природе, да се у димензионим обрасцима налази скривена механичка природа електричних величина. Овакав приступ био је, тада, омиљен у теоријској физици, али никада није прихваћен у електротехници јер полазне претпоставке доводе до необичних димензионих израза. На пример, димензија индуктивности је иста као и димензија капацитивности, а обе, по својој природи представљају дужину. Метрологија је једна од првих области у којој је успостављена широка међудржавна сарадња. Међународном конвенцијом о метру, коју су дипломатски представници седамнаест држава потписали у Паризу 1875. године основана је међународна организација за тегове и мере чији је основни задатак установљавање, ширење и усавршавање међународно прихваћеног система јединица, са циљем успостављањa и одржавањa мерног јединства у свету. Проблем реализације овог договора, и усвајања јединственог система јединица, решаван је веома дуго. Требало је објединити ставове научника, али и инжењера и државника. Основан је Међународни биро за тегове и мере (BIPM), са седиштем у Севру крај Париза. Његова мисија је да остварује и промовише глобалну поредљивост мерења обезбеђујући складан ( кохерентни) међународни систем јединица за потребе науке, индустрије и трговине, са циљем унапређења квалитета живота и животне средине [5]. У саставу ове установе формирана је и прва метролошка лабораторија. Потом је уследило и оснивање одговарајућих националних лабораторија у Немачкој, Енглеској и Сједињеним Америчким Државама. За најзначајније електричне величине на првом Међународном електротехничком конгресу 1881. године, усвојене су практичне јединице које су добиле називе према знаменитим научницима (ом, волт, кулон и ампер). И у електротехници, складност система јединица жртвована је практичним циљевима. Међународне јединице за електричну струју, отпорност и електрични напон биле су засноване на одговарајућим артефактима [6]. На првој Генералној конференцији за тегове и мере (CGPM), одржаној 1889. године, утврђени су прототипови (прамере) метра и килограма који су предати на чување Међународном бироу за тегове и мере. Заједно са астрономском секундом, као јединицом за време, на овај начин дефинисан је тродимензионални систем механичких јединица (метар-килограм-секунд, МКS). Италијански физичар, инжењер електротехнике Ђорђи (Giovani Giorgi) предложио је још 1901. године да се механички систем јединица допуни електромагнетском јединицом и тако образује складан четвородимензионални систем у којем се све изведене јединице могу изразити као производ степенованих основних јединица. Такав систем је прихваћен од стране Међународног комитета за тегове и мере тек 1946. године, као електротехнички MKSA систем. Тада је усвојена и дефиниција ампера која и данас важи. Веза између електричних и механичких јединица заснива се на теоријски изведеној једначини којом је одређена сила која делује између два паралелна проводника која се налазе у вакууму на јединичном међусобном растојању, кроз које протиче стална електрична струја. Струјна вага, којом се остварује јединица овако дефинисане величине, представља деликатан мерни систем чија је израда сложена, а примена захтева много времена. Због тога су примарни еталони електричне струје, изведени према 638 TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016)

дефиницији одговарајуће јединице, остварени само у невеликом броју метролошких лабораторија у свету. На иницијативу националних лабораторија Француске, Немачке, Велике Британије и Сједињених Америчких Држава, а на основу мерења која су представници ових лабораторија извршили 1910. године, материјализован је интернационални ом, у облику средње вредности групе жичаних отпорника вредности 1 ом, као и јединица електромоторне силе (напона), интернационални волт, помоћу средње вредности групе електрохемијских извора сталног напона (Вестонов е ћелије). Тако је започела ера прецизних мерења електромагнетских величина. Одлука о успостављању јединственог система јединица на међународном нивоу донета је на деветој Генералној конференцији 1948. године. Скуп основних јединица међународног система је утврђен 1954. године Усвојено је шест основних мерних јединица: за дужину (метар), масу (килограм), време (секунд), електричну струју (ампер), термодинамичку температуру (келвин) и јачину светлости (кандела). Када су тачнија мерења показала да при ротацији Земље око сопствене осе постоје неке неправилности, првобитна дефиниција секунде, ослоњена на трајање дана, замењена је (1956) дефиницијом у односу на изабрано трајање Земљиног обртања око Сунца (тропска година 1900). Пресудан корак на путу остваривања међународног јединства у области метрологије учињен је 1960. године када је једанаеста Генерална конференција и формално усвајила Међународни систем јединица (Le Système international d' unités, SI). То је рационалам систем, за сваку величину постоји само једна мерна јединица. Приликом његовог усвајања, дефиниција метра, заснована на међународном прототипу, замењена је дефиницијом која је заснована на таласној дужини електромагнетског зрачења које емитује криптон 86. Ова промена је била нужна да би се побољшала тачност са којом се дефиниција метра остварује. Развој атомских и молекуларних осцилатора, код којих се прелазак између два енергијска нивоа атома или молекула може остварити са високом тачношћу, допринео је да се већ 1967. године астрономска дефиниција секунде замени дефиницијом чију основу представља атомска физика. Енергија система као што су атом и молекул може да има само дискретне вредности. Ако се, на неки начин, такав систем побуди и доведе у више енергијско стање, он спонтано прелази у стање ниже енергије емитовањем електромагнетског зрачења чија је учестаност ν одређена формулом: ΔW h, h je Планкова константа, a ΔW промена енергије. Ово својство, да атом може да прима и предаје енергију само у квантима, користи се данас за остваривање осцилаторног система у којем атом има улогу резонатора који одређује учестаност осциловања. На основу везе између учестаности и периода овог осциловања: Т 1, одређена је мерна јединице за време. На тринаестој Генералној конференцији 1968. године, јединица термодинамичке температуре, келвин, дефинисан је као 1/273,16 део термодинамичке температуре тројне тачке воде. Након опширне дискусије физичара и хемичара, четрнаеста Генерална конференција је 1971. године усвојила јединицу за количину супстанције (мол) као седму основну јединицу међународног система SI. Мол је дефинисан као количина супстанције система који садржи толико елементарних јединки колико има атома у 0,012 килограма угљеника 12. Елементарне јединке могу да буду атоми, молекули, јони, електрони или друге честице или одређене скупине тих честица. Кандела је 1979. године редефинисана као јачина светлости у одређеном правцу, извора који емитује монохроматско (једнобојно) зрачење одређене учестаности и одређене снаге зрачења. Са циљем да се омогући прецизније практично остваривање метра, дефиницијом која је усвојена 1983. године, јединица за дужину је исказана у односу на јединицу времена и усвојену тачну вредност брзине светлости у вакууму. Везе између основних јединица SI система приказане су на слици 1. Слика 1 - Везе између основних јединица важећег SI система TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016) 639

Иако постављен на темељима идеје стварања мерног система који је намењен за сва времена, за све народе ( A tous les temps, a tous les peuples ), међународни систем јединица још увек није опште прихваћен. На први поглед, избор мерних јединица је нешто чему се приступа без емоција. Ипак, није тако. Велика Британија је прихватила SI, али без настојања да у потпуности замени уобичајене јединице Империјалног система јединица ( British units). Слична ситуација је у Канади. Три земље у свету: Мианмар (Бурма), Либерија и Сједињене Aмеричке Државе, нису ни формално прихватиле овај систем, упркос проблемима које примена мерних јединица ван SI доноси. Еклатантан пример је пад космичке сонде Mars Climate Orbiter, лансиране са циљем да прати климатске промене на Марсу. Уместо да уђе у стабилну орбиту, пала је 23. септембра 1998. године на његову површину јер је пришла сувише близу. Истрага је утврдила да је до отказа дошло због коришћења различитих система јединица. При развоју софтвера коришћен је британски систем јединица, док је тим који је тај софтвер користио за вођење летилице користио SI јединице [7]. 4. КОНЦЕПЦИЈА НОВОГ СИСТЕМА ЈЕДИНИЦА Научни приступ подразумева да се при дефинисању основних мерних јединица користе појединачне величине које представљају својства природе која су непроменљива при транслацијама у времену и простору, чак и у астрономским размерама. Оригиналне дефиниције јединица за дужину и масу, метар и килограм, који потичу из 18. века, као и много старија јединица за време, секунда, дате су на основу димензија Земље и њеног периода ротације, али, као што је већ шкотски физичар Максвел ( James Clerk Maxwell) приметио (1870), нису праве инваријанте. "Својства наше планете могу да се промене, а она ће и даље бити наша планета, али ако се својства атома промене он више неће бити исти атом" [8]. Он је предложио да се као најуниверзалнији еталон дужине узме таласна дужина светлости коју, на пример, даје натријум, а као универззалну јединицу за време период осциловања таласа ове светлости [9]. У то време, међутим, постојећа технологија и стање науке нису дозволили да се такав став успешно примени. Међународна прототип килограма, проглашен 1889. године, ваљано је остваривао своју функцију више од стотину година, иако није повезан са физичким константама. Ипак, захваљујући новим научним и техничким достигнућима, технолошком развоју и потребама савременог друштва, његове уочене промене не могу се више занемаривати [10], а захтеви науке у погледу тачности сваким даном постају све већи. Немачки физичар Макс Планк (Max Planck), зачетник квантне физике, предложио је 1906. године апсолутни систем са четири основне јединице које представљају природне константе: гравитациона константа γ, Болцманова константа k, Планкова константа h и брзина светлости c. То је само један од система природних јединица, заснованих на универзалним физичким константама. Његово је обележје да се не темељи на својствима било којег прототипа, предмета, или честица (као што су наелектрисање, маса, или дужина), већ само на својствима вакуума. Могући су и други системи природних јединица [8] што, на неки начин, отежава усвајање новог међународно санкционисаног система. Једно је сигурно, остварује се оно што је одавно било неизбежно [11], квантна метрологија постаје основа за дефинисање система мерних јединица. Научни приступ је премиса добро заснованог система јединица. При његовом међународном усвајању потребно је, међутим, водити рачуна и о другим поставкама. Практичне реализације дефиниција основних и изведених јединице треба да буду лако доступне људима у свим областима науке и технике. Једино на тај начин може се постићи да се и у сложеним подухватима, у којима се обједињују истраживања извршена у у различитим областима и различитим земљама (као што су, на пример, студије глобалних климатских промена) користе усаглашени подаци. Због тога је веома важно да се основне теоријске поставке система мерења изучавају у току образовног процеса младих. Да би се то постигло потребно је да дефиниције основних јединица буду разумљиве учесницима у свим дисциплинама образовања. Са напретком науке овај захтев је све теже постићи. Притом, при избору нових дефиницаја, важно је да се обезбеди континуитет. Нова дефиниција исте јединице треба да буде у складу са претходно важећом дефиницијом унутар мерне несигурности са којом је ова била остварена. Усвајање дефиниције метра засноване на таласној дужини светлости било је први корак ка формалном установљавању приридног система јединица. Потом је уследило дефинисање секунде на основу учестаности зрачења атома цезијума при његовом прелазу у основно стање. Следећи корак била је редефиниција метра којом је он исказан у односу на секунду и усвојену тачну вредност брзине светлости у вакууму. У постојећем систему мерних јединица само две од седам основних јединица дефинисане су на основу правих инваријантних величина. Јединица за температуру, келвин, 640 TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016)

заснована је на одређеном термодинамичком стању воде, које представља непроменљиво својство природе. Међутим, одговарајућа температура значајно зависи од садржаја примеса и изотопског састава узорка воде. То компликује и ограничава тачност са којом ова дефиниција може да буде остварена. Дефиниције осталих основних величина имају још израженије слабости. Међународни прототип килограма (IPK) је најслабија карика у ланцу. Он је још увек дефинисан као материјализована прамера. Познато је да се његова маса мења током времена, али се не може прецизно рећи колико ће то бити у будућности. Притом, отежавајућу околност представља и чињеница да се дефиниције ампера, мола и канделе ослањају на килограм. Због тога је дефиниција килограма кључни проблем за унапређење Међународног система јединица. На двадесетпетој Генералној конференцији за тегове и мере, одржаној 2014. године, закључено је да је дошао тренутак да основне јединице SI могу да буду дефинисане на основу природних константи или својстава атома. Притом, седам основних величина важећег система и њихове јединице остају исте, али ће њихове јединице бити дефинисане у односу на бројевне вредности фундаменталних физичких константи. Изабрано је седам таквих константи. То су: Планкова константа h, елементарно наелектрисање е, Болцманова константа k, Авогадрова константа NA, учестаност зрачења атома цезијума које одговара прелазу између два хиперфина нивоа основног стања Δν(133Cs), брзина светлости у вакууму c, светлосна ефикасност монохроматског зрачења одређене учестаности, Kcd. Фиксирана нумеричка вредност учестаности зрачења одређене врсте атома биће и даље основа за дефиницију јединице за време. Само ће услови под којима се врши мерење бити строжије дефинисани. Фиксирана нумеричка вредност брзине светлости у вакууму, заједно са дефиницијом јединице за време представља основу за дефиницију јединице за дужину. Килограм ће наставити да буде јединица за масу, али ће његова вредност бити одређена фиксираном бројевном вредношћу Планкове константе h и дефиницијама секунде и метра. Наиме, по својој физичкој природи Планкова константа представља квант дејства (action) чија јединица, изражена у основним јединицама је kg m 2 s -1. Пошто су метар и секунда дефинисани, фиксирањем нумеричке вредности за Планкову константу биће дефинисана и јединица килограм. Слика 2 - Везе између основних јединица новог SI система Јединица за наелектрисање (кулон), изражена у основним јединицама, једнака је A s. На основу фиксиране нумеричке вредности елементарног наелектрисања биће дефинисана јединица за електричну струју. То ће омогућити лакше остварење примарног еталона јединице електричне струје. Јединица за температуру биће одређена у односу на тачну фиксирану нумеричку вредност Болцманове константе изражену у основним јединицама (s 2 m 2 kg K 1 = J K 1 ). На тај начин, дефиниција келвина биће, уместо тројне тачке воде, ослоњена на дефиниције секунде, метра и килограма. Јединица за количину супстанције биће изражена у односу на тачну фиксирану нумеричку вредност Авогадрове константе, исказану у јединици mol 1, тако да више не зависи од вредности килограма. Јединица за јачину светлости биће преформулисана. Њена вредност биће одређена фиксираном нумеричком вредношћу светлосне ефикасности извора монохроматског зрачења учестаности 540 10 12 херца. Метрологија електричних величина данас почива на квантним електричним еталонима (стандардима). Квантни стандард за напон је заснован је на Џозенсоновом ефекту. Он се испољава када су два суперпроводника раздвојена танким изолационим слојем чија је дебљина реда величине нанометра. То омогућује остваривање еталона напона, чија је вредност одређена вредношћу елементарног наелектрисања и Планкове константе, са релативном мерном несигурношћу реда величине 10-10. Јединица за отпорност је повезана са вредношћу TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016) 641

елементарног наелектрисања и Планкове константе квантним Холовим ефектом. Квантни троугао еталона електричних јединица (волт ампер ом) затвара се еталоном електричне струје заснованом на преносу појединачних електрона кроз суперпроводну наноструктуру (superconductor/insulator/- normal metal/insulator/ superconductor, SINIS, turnstile) [12]. 5. ЗАКЉУЧАК Дефинисањем мерних јединица бавили су се најпре властодржци, фараони и краљеви, а потом, од доба Ренесансе, научници. Прамере су од давнина представљале обележје државности, па је њихово усвајање и ширење било и питање националног престижа и политике. Тако је остало и до данас, што унапређење Међународног система јединица чини деликатним. Измене или проширења SI система су у надлежности посебног дипломатског тела (Генерална конференција за тегове и мере). Настојање да се доследно оствари идеја водиља стварања Метарског система, да он буде заснован на природним законима, а не одабраним артефактима, довело је до потребе увођења новог, квантог система мерних јединица. Упркос ентузијазму и првобитних оптимистичних прогноза, тај процес још увек траје. Дилеме су разноврсне и не само научне и филозофске. Осим економских и геополитичких аспеката треба узимати у обзир и едукативну страну. Мерења су одлучујући део људске активности од почетака било ког облика друштвене организације. Она су директно повезана са објективним сазнањима и валидацијом знања, и као таква присутна у свакодневном животу обичних људи. Њима није тешко да појме шта је и колика је секунда, али наносекунда постаје недокучива. Упркос жеље да дефиниције основних је треба да буду разумљиве [13], формулације које су засноване на квантној физици делују езотерично, јер проистичу из знања која се стичу тек на вишим курсевима физике. Могуће је, чак врло вероватно, да ће нови систем мерних јединица бити прихваћен 2018. годие. Међутим, у стручној јавности постоји известан скептицизам да су сви потребни услови за прелазак испуњени. Неки теоријски физичари сумњају да су природне константе константне у космичким размерама [14]. Да ли оно што се сада припрема представља коначан циљ или, ипак, само још један корак у процесу стварања и унапређења Међународног система јединица, будућност ће показати. ЛИТЕРАТУРА [1] Y. V. Tarbeyev Measurements and Measurement Standards, Physical Methods, Instruments And Measurements, Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS) http://www.eolss.net/sample-chapters/c05/e6-08-01.pdf [2] International vocabulary of metrology Basic and general concepts and asotiated terms (VIM 3rd edition, 2012), http://www.bipm.org/en/publications/guides/vim.html [3] X. Borg, The ST System of Units, http://blazelabs.com/stsystem.pdf, Blaze Labs Research, 2005. [4] ISO 80000-1:2009, Quantities and units, https://en.- wikipedia.org/wiki/iso 80000-1. [5] BIPM-MissionRoleObjectives, http://www.bipm.org/en/about-us/role.html [6] https://en.wikipedia.org/wiki/international System of Electrical and Magnetic Units. [7] Mars Cllimate Orbiter Mishap, Investigation Board, Phase Report, Nov. 10, 1999. [8] I. T. Mills, Redefinition of the kilogram, ampere, kelvin and mole, Metrologia 43 (2006)227 246. [9] K. A. Tomilin, Natural Systems Of Units, To the Centenary Anniversary of the Planck System, http://www.ihst.ru/personal/tomilin/papers/tomil.pdf [10]R. Davis, The SI unit of mass, Metrologia 40 (2003) 299 305 [11]P. H. Cutler, A. A. Lucas, Quantum Metrology and Fundamental Physical Constants, Nato Science Series B: 1983 Edition [12]A. Manninen, Quantum standards for the new SI system, 2015. http://www.vttresearch.com/impulse/- Pages/Quantum-standards-for-the-new-SIsystem.aspx [13]http://www.bipm.org/en/measurement-units/new-si/ [14]Hill V. V. Khruschov, Fundamental problems in metrology, Is There An Objective Need For An Urgent Redefinition Of The Kilogram And Mole? Measurement Techniques, Vol. 56, No. 7, October, 2013 642 TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016)

SUMMARY INTERNATIONAL SYSTEM OF UNITS, RETURN TO THE BASIC PRINCIPLES? The purpose of this paper is to describe the measurement and metrology from the measurement units point of wiev. Metrology is one of the first areas in which a broad international cooperation is established. There are a number of organizations today, whose ultimate goal is the establishment and maintenance of measuring unity in the world. The basis for this is an internationally accepted system of measuring units (SI). The paper contains a brief history of the development of the current and the conception of a new system of units, whose adoption is expected in 2018. Key words: International System of Units, the basic unit of measurement, physical constant, the definition of basic units of measurement TEHNIKA KVALITET IMS, STANDARDIZACIJA I METROLOGIJA 16 (2016) 643