Je to oficiální. Rychlost světla je přesně 299 762 458 metrů za sekundu. Není v tom žádná nejasnost, žádná z těch “chybových úseček“, kterými vědci označují nejistoty spojené s každým měřením. Hodnota této základní přírodní konstanty byla arbitrárně stanovena mezinárodním fiat.

Přijetím pevné hodnoty rychlosti světla se však Generální konference pro míry a váhy nesnaží předbíhat přírodě. Místo toho 20. října dala světu přesnější etalon délky, v němž se nyní metr odvozuje od barvy laserového paprsku s pomocí dohodnuté rychlosti světla.

Konference tím učinila obrovský krok ke zjednodušení našeho systému měr a vah tak, aby alespoň některé ze základních jednotek vycházely přímo z času.

Metr je nyní oficiálně definován jako vzdálenost, kterou světlo ve vakuu urazí za neuvěřitelně krátký časový úsek jedné sekundy, děleno 299 762 458. To znamená, že se jedná o vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu. Jednotky délky používané k popisu výšky hory nebo dosahu vašeho předloktí jsou tedy přímo vázány na sekundu. Jednoho dne může být například kilogram také založen na čase.

Astronomové jsou již dlouho zvyklí používat čas k definování jednotky délky pomocí rychlosti světla. Světelný rok, pomocí kterého určují vzdálenost ke hvězdě, je vzdálenost, kterou světlo urazí za rok. To však dosud neplatilo pro standardní základní jednotky (jako je metr, kilogram, sekunda nebo ampér), které jsou na základě mezinárodní dohody základem všech ostatních měřicích systémů. Dokonce i světelný rok je v konečném důsledku vztažen ke standardnímu metru.

Dosud byla tímto standardem v podstatě délka. Kdysi to byla doslova vzdálenost mezi dvěma značkami na platinovo-iridiové tyči, kterou uchovával Mezinárodní úřad pro míry a váhy v Paříži. V roce 1960 však již byla příliš hrubá pro přesná měření fyziků a astronomů. Proto byl metr nově definován jako 1 650 763,73 vlnové délky oranžovo-červeného světla vyzařovaného kryptonovou lampou (krypton-86 je jednou z několika forem tohoto prvku). Nyní se i tento standard stal pro potřeby vědy příliš nepřesným.

Tato snaha o stále větší přesnost přiměla metrology založit jednotku délky na sekundě, nikoli na skutečné fyzikální vzdálenosti. “Hlavním důvodem tohoto postupu je skutečnost, že sekunda je ze všech základních jednotek nejpřesnější,“ vysvětluje Kenneth W. Evenson z amerického Národního úřadu pro normalizaci (NBS). Lze ji měřit s přesností větší než jedna část z 10 000 miliard. Kryptonový měřič byl přesný asi na 4 části z miliardy.

Klíčovým nástrojem při vázání měřiče na sekundu je laser. Vlnová délka světla matematicky souvisí s jeho frekvencí – vlnová délka je prostě rychlost světla dělená frekvencí. A frekvenci lze podle Evensona měřit 1 000 až 10 000krát přesněji než vlnovou délku.

Laser poskytuje takový druh čistého a stabilního zdroje světla, který je pro tuto přesnou práci potřebný. Pomocí zrcadla pak lze toto světlo přimět, aby interagovalo samo se sebou a vytvářelo charakteristický vzor světlých a tmavých čar, tzv. fringes. Vzdálenost těchto třásní přímo souvisí s vlnovou délkou světla. A protože vlnová délka se přesně vypočítá z frekvence světla, stačí metrologovi spočítat příslušný počet třásní – tedy příslušný počet vlnových délek – a sestavit etalonový měřič, vysvětluje Evenson.

Jelikož měření frekvence přímo souvisí s měřením času, je nyní přesnost měření frekvence, a tedy i přesnost etalonu, přímo vázána na přesnost atomových hodin, nejpřesnějšího ze všech současných etalonů měr a vah.

Práce Evensona a jeho kolegů z laboratoře NBS v Boulderu v Kalifornii, pomohla povzbudit Generální konferenci pro váhy a míry k přijetí nové definice metru. Již nyní je podle něj standardní metr desetkrát přesnější než v době, kdy byl založen na vlnové délce kryptonového světla. Dodává, že by nemělo být obtížné dosáhnout dalšího desetinásobného zvýšení přesnosti.

A co ostatní jednotky? Je reálné pokusit se založit například kilogram na měření času, když už se to podařilo u metru? Evenson říká, že si nedokáže představit, jak to udělat pro stupně teploty nebo ampéry elektrického proudu. Říká však, že by to mohlo být možné pro kilogram pomocí měření vzdálenosti mezi atomy v krystalech křemíku. Pokud by se podařilo přesně změřit počet atomů ve standardním objemu takového krystalu, mohl by to být způsob, jak definovat hmotnost (tedy kilogram) z hlediska délky. Evenson tedy říká, že s metrem a kilogramem navázanými na sekundu “by bylo možné poměrně dobře snížit počet základních jednotek z hlediska sekundy“.

.