मेट्रिक पद्धति

या पद्धतीचा दुसरा फायदा म्हणजे ती सर्व राष्ट्रांनी मान्य केलेली असल्याने तिच्यात व्यक्त केलेली राशिमूल्ये सर्वांना सहज समजतात. या पद्धतीचा तिसरा फायदा म्हणजे ती सुसंगत आहे म्हणजे दोन (किंवा अधिक) राशींच्या गुणाकाराने किंवा भागाकाराने मिळणारी नवीन राशी आपोआपच तिच्या योग्य त्या मेट्रिक एककांच्या स्वरूपात मिळते.

एककांचा आकार निश्चित करण्यासाठी आवश्यक असलेली मोजमापे पूर्ण झाल्यानंतर दहा राष्ट्रांच्या प्रतिनिधींची परिषद भरून तीमध्ये प्लॅटिनम धातूचा एक मानक मीटर व एक मानक किलोग्रॅम हे लांबी व वजनाचे एकक म्हणून संमत झाले. १७९९ मध्ये ही मानके फ्रान्समध्ये कायदेशीरपणे व्यवहारात आली. यानंतर ९० वर्षे मूलभूत म्हणून प्रचारात आलेली मेट्रिक पद्धतीची ही मानके फ्रेंच प्रजासत्ताकाच्या आर्काइव्हजच्या (दफ्तरखान्याच्या) हवाली करण्यात आल्यामुळे ‘आर्काइव्हजचे मीटर व किलोग्रॅम’ म्हणून ओळखण्यात येऊ लागली. प्राकृतिक परिणामांच्या संदर्भात या मानकांची मूल्ये निश्चित करण्यात आली होती पण प्रत्यक्ष मोजमापनामधील काही अटळ चुकांमुळे या मानकांची मूल्ये अपेक्षेनुसार उतरली नाहीत आणि लवकरच असे आढळून आले की, प्राकृतिक मानकाचा उपयोग करण्याच्या मूळ कल्पनेला चिकटून राहण्यापेक्षा मूल्यांची निःसंदिग्धता व सातत्य हीच जास्त महत्त्वाची आहेत. या कारणाने त्यानंतरची मानके प्राकृतिक मोजमापांच्या आधारे तयार न करता आर्काइव्हजच्या मानकांनुसार तयार करण्यात येऊ लागली.

मेट्रिक पद्धतीचा प्रसार झाल्यानंतर तिचा सुटसुटीतपणा उघड असूनही फ्रान्समध्ये अनेक इतर स्थानिक मानके कित्येक वर्षांपर्यंत प्रचारात होती. अखेरीस १ जानेवारी १८४० पासून मेट्रिक पद्धतीशिवाय इतर सर्व मापनपद्धतींवर कायद्याने बंदी घालण्यात आली. मेट्रिक पद्धती वापरण्यातील फायदे कळून आल्यामुळे बेल्जियम, हॉलंड व लक्सेंबर्ग (१८२०), स्पेन (१८६०), इटली (१८६१) आणि जर्मनी व पोर्तुगाल (१८७२) या राष्ट्रांतही तिला मान्यता मिळाली. ग्रेट ब्रिटन (१८६४) व अमेरिकेची संयुक्त संस्थाने (१८६६) या राष्ट्रांनीही या पद्धतीचा ऐच्छिक वापर करण्यास कायदेशीरपणे मान्यता दिली. मेट्रिक पद्धतीच्या वाढत्या प्रसारामुळे मानकांच्या प्रतिकृतींची व त्यांच्या एकसारखेपणाची खात्री देण्यासाठी एखाद्या आंतरराष्ट्रीय संघटनेची जरूरी उत्पन्न झाली. याकरिता १८७०, १८७२ व १८७५ मध्ये आंतरराष्ट्रीय परिषदा भरून त्यांमध्ये २० मे १८७५ रोजी सर्वमान्य झालेल्या करारानुसार एका कायम स्वरूपाच्या संघटनेची स्थापना करण्यात आली. १९५४ अखेर ऑस्ट्रेलिया, प. जर्मनी, जपान, कॅनडा, ग्रेट ब्रिटन, स्पेन, अमेरिकेची संयुक्त संस्थाने, रशिया इ. ३५ राष्ट्रे या संघटनेची सदस्य झाली. इंडोनेशिया व चीन आणि खुद्द ग्रेट ब्रिटन या राष्ट्रांतही आता मेट्रिक पद्धती वापरण्यात सुरूवात झाली आहे. १९५७ पासून भारतात फक्त मेट्रिक पद्धतीचाच वापर करणे कायद्याने बंधनकारक केले आहे.

या आंतरराष्ट्रीय संघटनेचे तीन विभाग असून ‘जनरल कॉन्फरन्स ऑन वेट्स अँड मेझर्स’ या त्यातील सर्वाधिकारी विभागात सर्व सदस्य राष्ट्रांचे प्रतिनिधी आहेत व त्यांची बैठक दर सहा वर्षांनी भरते. ‘इंटरनॅशनल कमिटी ऑन वेट्स अँड मेझर्स’ या दुसऱ्या विभागात १८ निरनिराळ्या राष्ट्रांचे प्रतिनिधी असून त्यांची बैठक दर दोन वर्षांनी भरते, ही कमिटी जनरल कॉन्फरन्सने तिच्याकडे सोपविलेल्या प्रश्नांवर शिफारसी करते व संघटनेच्या ‘इंटरनॅशनल ब्यूरो ऑफ वेट्स अँड मेझर्स’ या तिसऱ्या विभागाच्या कार्यावर देखरेख करते. या ब्यूरोचे कार्यालय पॅरिसचे उपनगर सेव्हर येथे असून तिचे कार्य पुढीलप्रमाणे आहे : (१) नवीन आतंरराष्ट्रीय मीटर व किलोग्रॅमच्या मूळ नमुन्यांचे आवश्यक ते पडताळे घेणे व त्यांच्या अचूकतेची खात्री करणे, (२) आंतरराष्ट्रीय मूळ नमुन्यांशी सुरक्षिततेची व्यवस्था ठेवणे आणि (३) सदस्य राष्ट्रांच्या मानकांची आंतरराष्ट्रीय मूळ नमुन्यांशी आणि त्याच्या कामचलाऊ प्रतिकृतींशी ठराविक काळाने तुलना करून पहाणे.

वरील करारानुसार आर्काइव्हज मीटर व किलोग्रॅम यांच्या इतक्याच बिनचूकपणे तयार करण्यात आलेल्या मानक प्रतिकृतींना आंतरराष्ट्रीय मेट्रिक पद्धतीची मूळ मानके म्हणून १८८९ मध्ये भरलेल्या पहिल्या जनरल कॉन्फरन्सने मान्यता दिली. आंतरराष्ट्रीय मीटरचा मूळ नमुना एक विशिष्ट लांबीचा गज असून त्याचा काटच्छेद X या आकाराचा आहे. तो प्लॅटिनम (९०%) व इरिडियम (१०%) यांच्या मिश्रधातूचा बनविलेला असल्याने त्यावर हवेतील बदलत्या तापमानाचा किंवा आर्द्रतेचा जवळ जवळ काहीच परिणाम होत नाही. त्याच्या टोकांजवळ दोन झिलई केलेल्या जागा असून त्यांच्यावर अंकन चिन्हे आहेत. या गजाचे तापमान ०^º से. व हवेच्या दाब ७६० मिमी. उंचीच्या पारदस्तंभाइतका असताना आणि तो एकमेकांपासून ५७·१ सेंमी. अंतरावर असणाऱ्या रुळांवर ठेवलेला असताना झिलई केलेल्या पृष्ठांवर असलेल्या खुणांमधील अंतर एक मीटरची लांबी मानण्यात येते. किलोग्रॅमचा आंतरराष्ट्रीय मूळ नमुना आर्काइव्हजच्या किलोग्रॅमप्रमाणेच एक वृत्तचिती आहे आणि तिचा व्यास उंचीइतकाच असून कोपरे किंचित गोल आहेत. मीटरच्या मूळ नमुन्याप्रमाणेच हा नमुनादेखील प्लॅटिनम आणि इरिडियम यांच्या मिश्रधातूच्या बनविलेला आहे. अनेक पडताळे घेतल्यानंतर जनरल कॉन्फरन्सने ही नवी मानके आर्काइव्हजच्या मानकांच्या समान (अनिवार्य प्रायोगिक चुका विचारात घेऊन) आहेत, असे जाहीर केले आणि मूळ नमुन्याबरहुकूम व त्याच मिश्रधातूच्या बनविलेल्या मानकांच्या प्रतिकृती सदस्य राष्ट्रांना देण्याची परवानगी दिली. इंटरनॅशनल कमिटीने यानंतर घेतलेल्या निर्णयानुसार असे ठरविण्यात आले की, आंतरराष्ट्रीय किलोग्रॅम हा वजनाचा मानक म्हणून न मानता द्रव्यमानाचा मानण्यात यावा, तसेच शुद्ध पाण्याची महत्तम घनता ज्या तापमानाला (४^º से.) असते ते तापमान असलेल्या एक किलोग्रॅम शुद्ध पाण्याने व्यापिलेले घनफश एक ‘लिटर’ मानण्यात यावे.

अनेक पडताळे घेऊन व परीक्षणे करून असे आढळून आले आहे की, मेट्रिक मानके स्वीकारल्यापासून त्यांमध्ये मोजण्याइतपत काही बदल घडून आलेला असावा, अशी शंका घेण्याचे कोणतेच कारण नाही आणि मीटरच्या मूळ मूल्यात १ कोटी भागांत १ भाग व किलोग्रॅममध्ये १० कोटी भागांत १ भाग इतक्या प्रमाणात देखील फरक पडलेला नाही. तरीही आंतराराष्ट्रीय नमुन्याच्या मीटरऐवजी प्रकाशाच्या तरंगलांबीवर आधारलेली मीटरची व्याख्या स्वीकारावी असे सुचविण्यात आले आहे त्यामुळे अचूकपणात जास्त भर पडून धातूंच्या मानकांच्या संभाव्य नाशांचा धोकाही टाळता येईल. शिवाय मीटरचे मान कोणत्याही स्थळी अचूकपणे सांगता येईल. या व्याख्येनुसार मीटरची लांबी ७६० मिमी. हवेचा दाब व ०^º से. तापमानाला कॅडमियमाच्या वर्णपटातील तांबडी रेषा किंवा पाऱ्याच्या (समस्थानिक १९८) वर्णपटातील हिरवी रेषा यांच्या हवेमध्ये असलेल्या तरंगलांबीच्या प्रमाणात देण्यात आली.

१ मीटर = १५,५३,१६४·१३ X कॅडमियमाच्या वर्णपटातील तांबड्या रेषेची तरंगलांबी

किंवा

१ मीटर = १८,३१,२४९·२१ X पारा (१९८) च्या वर्णपटातील हिरव्या रेषेची तरंगलांबी.

कॅडनियमाच्या वर्णपटातील तांबडी रेषा १९२७ मध्ये भरलेल्या सातव्या सर्वसाधारण बैठकीत मानक म्हणून मान्य झाली परंतु ही रेषा समस्थानीय व ⇨ डॉप्लर परिणामामुळे तितक्याशा तीक्ष्ण स्वरूपात प्रयोगशाळेत मिळविणे शक्य नसल्यामुळे १९५० मध्ये पारा (१९८) च्या वर्णपटातील हिरवी रेषा मानक म्हणून ठरविण्यात आली. ही रेषाही तितकीशी समाधानकारक नाही, असे आढळून आल्यामुळे १९६० सालच्या पॅरिस येथील अकराव्या सर्वसाधारण बैठकीमध्ये क्रिप्टॉन (८६) च्या वर्णपटातील नारिंगी रेषा (६०५८ Å १ Å = १०^-१० मी.) मान्य करण्यात आली. या नवीन व्याख्येनुसार मानक मीटर हा क्रिप्टॉन (८६) च्या नारिंगी रेषेच्या निर्वातामधील तरंगलांबीच्या १६,५०,७६३·७३ पटीबरोबर आहे, असे दिसून आले. नवीन मानकामुळे मीटरच्या मापनात १०० दशलक्ष भागांत १ भाग इतकी अचूकता आलेली आहे.

कालमापनाद्वारे लांबीचे मापन करण्याची आधुनिक पद्धती : कालमापन व लांबीमापन करण्याकरिता ज्या प्रायोगिक पद्धती आज उपलब्ध आहेत त्यांमधील अचूकतेचे प्रमाण एकसारखे नसून त्यांमध्ये बराच फरक आहे, असे प्रत्यक्षात आढळून येते. सिझियम (१३३) ⇨ आणवीय कालमापकामधील अणूच्या अवस्थेत संक्रमण झाल्यामुळे ज्या प्रकाश कंप्रता उत्सर्जित होतात त्यांचे मापन करून कालमापन करण्यात येते कारण कंप्रता म्हणजे एक सेकंदात होणारी आवर्तने होत. अशा मापनाची अचूकता १०^१३ भागांमध्ये १ भाग एवढी असते. लांबीचे मापन क्रिप्टॉन (८६) या अणूच्या प्रकाशतरंगलांबीच्या परिमाणात केले जाते. अशा प्रकारे केलेल्या मापनाची अचूकता १०^९ भागांमध्ये ४ भागांएवढी असते. या अचूकतेची कल्पना येण्याकरिता पुढील दाखला देतात. या पद्धतीचा उपयोग करून पृथ्वीच्या परिघाची लांबी जर मोजली गेली, तर त्यामधील चुकीचे प्रमाण १६ सेंमी. या नमुन्याचे असेल.

मर्यादित ⇨ सापेक्षता सिद्धांताप्रमाणेच प्रकाशवेग हा एक नैसर्गिक स्थिरांक आहे कारण त्याचे मूल्य कोणत्याही संदर्भ-व्यूहात बरोबर तेवढेच असते. त्यामुळे प्रकाशाचा उपयोग करून इष्ट अंतराचे कालराशीमध्ये मापन करण्याची कल्पना पुढे आली. दोन स्थानबिंदूमधील X अंतर, X = ct या सूत्रावरून मिळू शकते (c = प्रकाशवेग, t = एका स्थानापासून दुसऱ्या स्थानापर्यंत जाण्यास प्रकाशाला लागणारा कालखंड). या कार्याकरिता साधे प्रकाशकिरण न वापरता विशेष स्थिरीकृत कंप्रतेच्या ⇨ लेसर किरणाचा वापर केला जातो. लेसर कंप्रता जेवढी स्थिर व तीक्ष्ण त्या प्रमाणात कंप्रता मापनातील आणि कालमापनातील त्रुटीचे प्रमाण कमी होते. सामान्य प्रकाशकिरण जसा प्रवास करतो तसे त्याच्या काटच्छेदाचे विस्तारण होते व त्यामुळे त्याच्या प्रवासमार्गाच्या सरलतेत पण थोडे विचलन मिळते. लेसर किरणामध्ये हो दोन्ही परिणाम नगण्य स्वरूपात आढळतात.

अंतराचे मापन कालमापनात करण्याची कल्पना नवीन नाही. अवकाशातील जड वस्तूंमधील किंवा त्यांचे पृथ्वीपासूनचे अंतर काढण्याकरिता ही पद्धत वापरातच होती पण लेसर किरणाच्या शोधामुळे तिच्यामध्ये विलक्षण प्रगती झाली आहे. लेसर किरणांना पृथ्वीपासून निघून चंद्रापर्यंत पोचून त्याच्या पृष्ठभागापासून परावर्तित होऊन पृथ्वीवरच्या मूळ ठिकाणी परत येण्यास जो प्रवासकाल लागतो त्यावरूनच चंद्राचे पृथ्वीपासूनचे अंतर काढले जाते.

एकेकाळी अशी परिस्थिती निर्माण झाली होती की, ज्या अचूकतेने मीटरची लांबी प्रकाशतरंगलांबीद्वारे पृथ्वीवर मोजता येत असे त्यापेक्षा जास्त अचूकतेने चंद्र व पृथ्वी यांमधील अंतर कालमापन पद्धतीने करता येत होते. विश्लेषण केले असता असे दिसले की, प्रकाशवेगाच्या मापनामध्ये ज्या त्रुटी आढळतात त्या मीटरच्या लांबीमापनामध्ये असणाऱ्या अटळ त्रुटीमुळेच निर्माण होत असतात. या समस्येचा निरास करण्याच्या उद्दीष्टाने जनरल कॉन्फरन्स ऑफ वेट्स अँड मेझर्सने मीटर म्हणजे प्रकाश किरणांनी १/२९, ९७, ९२, ४५८ सेकंदामध्ये काटलेल्या अंतराएवढे असते, असा निर्णय ऑक्टोबर १९८३ मध्ये घेतला., या मापनाकरिता कोणत्या कंप्रतेचा प्रकाशतरंग घ्यावयाचा याकरिता काही सूचना केलेल्या नाहीत, कारण प्रकाशतरंगाचे कंप्रतामूल्य काहीही असले, तरी त्याचा वेग C एवढाच असतो. प्रकाशाची तरंगलांबी (λ), कंप्रता (ν) व प्रकाशवेग (C) यांमधील परस्परसंबंध खालील सूत्राने दाखविला जातो.

λν   = C

मापन कार्याकरिता आयोडीन रेणूच्या वर्णपट रेषेचा उपयोग विशेष महत्त्वाचा असा ठरावा, अशी कल्पना आहे.

या निर्णयामुळे यापुढे प्रकाशवेगाला २९,९७,९२,४५८ मी./से. एवढे एकच स्थिरमूल्य असेल. लेसर किरणाची अचूकता व पुनःप्राप्तिक्षमता यांमुळे पूर्वीचे क्रिप्टॉन तरंगलांबीवर आधारलेले मानक अशा प्रकारे मागे पडले पण या बदलामुळे दैंनदिन व्यवहारी जीवनात काहीही फरक पडणार नाही. यदाकदाचित प्रकाशवेगाच्या मूल्यामध्ये कालांतराने काही फरक पडलेला आढळला, तर मात्र मीटरकरिता दिलेल्या व्याख्येमध्ये अनुरूप फरक करावा लागेल. काल, अंतर, द्रव्यमान, तापमान, विद्युत् प्रवाह, विद्युत् दाब व विद्युत् रोध अशी जी सात मूलभूत मानके आहेत त्या सर्वांचे विनिर्देशीकरण कालमापनाच्या एका संदर्भात देता येणे शक्य होईल, असे एक मत आहे. या दृष्टीने पाहता कालामध्ये मीटरचे मापन ही या अंतिम विकास उद्दिष्टाची पहिली पायरी असू शकेल.

भारत व मेट्रिक पद्धती: मेट्रिक पद्धतीचे महत्त्व ओळखून भारतीय मानक संस्थेच्या खास समितीने तयार केलेल्या अहवालानुसार भारत सरकारने १ एप्रिल १९५७ पासून दशमान पद्धतीची नाणी आणि १ ऑक्टोबर १९५८ पासून मेट्रिक पद्धतीची वजने व इतर मापे व्यवहारात वापरणे कायद्याने जारी केले आहे. त्यामुळे सर्व राज्यांत वजनांच्या आणि मापांच्या बाबतीत एकसूत्रता निर्माण होऊन जगातील इतर राष्ट्रांशी व्यापारी व वैज्ञानिक संबंध जास्त सुलभपणे ठेवणे शक्य झाले आहे.

पहा : एकके व परिमाणे कालमापन लांबी, क्षेत्रफळ व घनफळ यांची एकके वजने व मापे.

संदर्भ : 1. Robinson, A. L. Using Time to Measure Length, Science. 24 June 1983 (p. 1367).

             2. Verman, L. C. Kaul, T. Ed., Metric Change in India, New Delhi, 1970.

             3. Wilkie, T. Time to Remeasure the Metre, New Scientist, 27 October, 1983 (p. 258).

भदे, व. ग. पुरोहित, वा. ल. चिपळोणकर, व. त्रिं. 

“