گالیله چهارصد سال پیش گفت: چیزی رو که قابل اندازه گیری هست رو اندازه بگیر و چیزی رو که قابل اندازه گیری نیست رو هم اندازه گیری کن. کاری که الان دانشمندان هم دارن انجام میدن همینه! اندازه گیری تمام اون چیزی که مشاهده کردن. چیزی که باعث بشه اون رو بسنجن و در موردش تصمیم بگیرن. بعضی واحدهای اندازه گیری مستقل هستند مثل واحد طول یا وزن یا جرم و بعضی هم برعکس مثل مساحت که واحدش به طول و عرض وابسته هست یا حجم که پارامتری بنام ارتفاع هم بهش اضافه میشه. خب واضحه که اندازه گیری ها در قالب واحد ها بیان میشن. واحدها قراردادی هستن و مقادیر قیزیکی همیشه بر حسب واحدی که باهاش بیان میشن مقادیر مختلفی می گیرن. سابقا در سالهای دور وقتی نیاز به داشتن واحد احساس شد این واحدها به صورت موضوعی انتخاب می شدن برای مثال به عنوان قسمتی از بدن مثل پا یا قدم یا وجب یا مثلا برای مسافت ها واحد هایی مثل گز یا جیغ راه و … یا برای زمان که قسمت هایی از روز استفاده میشده و بعد هم واحدهایی مثل ساعت و دقیقه و ثانیه اومدن که ابتکار بابلی ها بوده. دیگه الان بسیاری از واحدها قدیمی شدن و وجهه ی علمی ندارن. امروزه از واحدهای استاندارد استفاده میشه که همگی ما به قدر کافی باهاشون آشنا هستیم. و با این واحد ها میشه از اندازه ی یک سلول تا یک دنیا رو بیان کرد.
به همین ترتیب واحدهای متفاوتی در دنیای نجوم هست که بسته به موضوع مورد بحث از واحد خاصی استفاده میشه. مثلا برای مسافت های داخل منظومه ای از واحد نجومی یا au استفاده میشه که هر واحد نجومی برابر با متوسط فاصله ی زمین تا خورشید یعنی حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر هست که مقدار دقیق ترش میشه ۱۴۹۵۹۷۸۷۱ کیلومتر. برای مسافت های بزرگتر و خارج از منظومه واحد پارسک به کار میره که برابر با ۳٫۲۶ سال نوری یا ۳۱ تریلیون کیلومتر هست و البته خود سال نوری هم یک واحد مسافت هست که در نجوم به کار میره و برابر با میزان مسافتی هست که نور در طی یکی سال طی میکنه.
واحدی که به طور روز مره برای وزن به کار میره کیلوگرم هست. در حقیقت جرم یک استوانه هست که در موزه ی بین المللی بارو در فرانسه نگه داری میشه. البته این تعریف خوبی نیست چون مبنای چندان درستی نداره. چرا که در حقیقت جرم به میزان اینرسی اشیا گفته میشه و این باعث میشه کیلوگرم یک واحد وابسته باسه نه مستقل. اینرسی مشخصه ای از اشیا هست که تمایل دارن خودشون رو در وضعی که قرار داشتن حفظ کنن. ولی حواستون باید باشه که جرم و وزن رو نباید باهم اشتباه بگیرین. جرم هیچوقت به مکان بستگی نداره و یعنی شما هر جای عالم خلقت قرار داشته باشی جرم شما ثابت هست و هیچ تغییری نمیکنه ولی وزن کاملا خلاف این موضوع هست و شما در هرجایی وزن متفاوتی داری. وزن در حقیقت اندازه فشار جاذبه روی جسم هست. حالا که صحبنش شد خوبه بدونین که جرم اجرام آسمانی بر اساس جرم خورشید سنجیده میشه که حدود ۱۰۳۰*۱٫۹۸۹ کیلوگرم هست.
واحد اصلی برای سنجش زمان ثانیه هست که میشه ۱/۸۶۴۰۰ سال خورشیدی در زمین. اما از اونجایی که سال خورشیدی مقدار خیلی ثابتی نیست نمیشه بهش اعتماد کرد و واحد زمان رو بر اون اساس تنظیم کرد و حالا ثانیه به اندازه نه بیلیون بار لرزش در اتم سزیم تعریف شده که این باعث میشه ما تعریف خیلی دقیق تری از زمان داشته باشیم.
حالا ما واحدهایی مثل مسافت و زمان رو میشناسم که میتونیم با استفاده از اونها واحد سرعت روو به دست بیاریم که متر بر ثانیه هست و با داشتن واحد سرعت و زمان میتونیم واحد شتاب رو به دست بیاریم که متر بر مجدور ثانیه هست. یادمون باشه که شتاب میتونه مقادیر منفی رو هم به خودش بگیره.
اما دما چطور؟ اول بیاین ببینیم دما چی هست؟ دما در حقیقت متوسط انرژی مولکول های یک شیئ یا سیستم هست به زبان دیگه انرژی داخلی یک شیئ که میتونه باعث سرعت در حرکت مولکول ها میشه بهش میگن دما. یادتون باشه که دما با گرما فرق می کنه. دما متوسط سرعت یا لرژش مولکول ها هست ولی گرما در حقیقت انتقال انرژی از یک سیستم به یک سیستم دیگست. واحدی که دما رو باهاش اندازه میگیرن در حقیقت کلوین هست. صفر کلوین که بهش صفر مطلق هم گفته میشه در حقیقت به نقطه ای گفته میشه که در اونجا مولکول ها هیچگونه حرکت و لرزشی ندارن. صفر کلوین میشه منفی ۲۷۳ درجه سانتیگراد.
برای ذرات ابتدایی مثل کوارک ها مثلا، جرم و انرژی بر اساس معادله ی انیشتین باهم نسبت دارن. همون معادله ی مشهور E=mc2 که E همون انرژی هست، m هم که نماد جرم هست و c همون سرعت نور هست. بر اساس این رابطه جرم و انرژی باهم مرتبط هستن. واحد انرژی هم که الکترون ولت هست هست. هر الکترون ولت در حقیقت انرژی به دست آمده از حدکت یک الکترون بین دو نقطه با اختلاف پتانسیل یک ولت هست. حالا این واحد میتونه میلیون الکترون ولت هم باشه که به صورت MeV یا گیگا الکترون ولت GeV باشه. جرم این ذرات ابتدایی به وسیله ی همین واحد انرژی بیان میشه.
مفهوم دیگه ای که قراره باهاش آشنا بشیم طول موج هست. تعریفش میشه فاصله ی متوالی بین دو قله یا دو دره در یک موج یا فاصله ای که باعث میشه یک موج مجددا تکرار بشه. این فاصله ی طول با حرف یونانی λ (لاندا) نشون داده ممیشه. در همین راستا باید عبارتی با نام فرکانس یا بسامد معرفی بشه که تعریفش میشه تعداد سایکل هایی که موج در طول یک ثانیه داره و واحدش Hz ( هرتز ) هست که البته خب واحد هایی مثل KHz ( کیلوهرتز ) یا MHz ( مگاهرتز ) و … برای تعداد های بالاتر هم کاربرد داره. برای موجی که با سرعت V در حال حرکت هست، فرکانس و طول موج با رابطه ی زیر باهم در ارتباط هستن:
f=V/λ
امواج الکترومغناطیس طول موج های متفاوتی رو دربر میگیره که ار امواج گاما با کوتاه ترین طول موج شروع میشه تا میرسه به امواج رادیویی که طولانی ترین طول موج ها رو داره. و البته این بین نور مرئی هم مکان کوچیکی رو به خوذش اختصاص داده. خب از فرمولی که در بالا دکر شد حتما متوجه شدین که طول موج و فرکانس باهم رابطه عکس دارن یعنی هرچی طول موج بلند تر باشه فرکانس کمتر هست و بالعکس.
تحریر شده بتاریخ سیزدهم فروردینماه سنه یکهزار و سیصد و نود و نه هجری خورشیدی