今週、サム・キーンは、途方もなく正確な標準、つまりメートル、秒、その他の国際標準単位について、そして、長年にわたってそれらの標準を定義、再定義、そして再再定義する上で要素が果たしてきた役割について考察します。
7つの基本メートル法単位のほとんどは、当初からほぼ一貫していました。科学者たちはそれぞれの単位の意味について合意しており、異なる国の人々が同じ意味を解釈していると確信していました。この一貫性の大きな例外は、光度を表す単位であるカンデラでした。
その名の通り、カンデラはろうそくの燃焼を基準としており、科学者たちは標準ろうそくを定義すべく奔走しました。例えば、イギリスの標準規格では、鯨蝋（ 『白鯨』で船乗りがクジラの頭蓋骨から掘り出した蝋燭）で作られたろうそくは、重さが6分の1ポンドで、風がなく真っ暗な部屋で、1時間あたり正確な燃焼速度で燃焼することが求められました。しかし、フランス人もドイツ人も独自のろうそくの計算式を持っていましたが、いずれにせよ、どのろうそくも科学者を満足させるものではありませんでした。ろうそくの明かりで研究を試みたことのある人なら誰でも知っているように、最良の状況下でも出力はやや二極化しているからです。
エジソン氏の白熱電球の登場により状況は改善し、1909年までに多くの国が炭素フィラメントを基準とした発光の標準規格を採用しました。しかし、計量学者たちがフィラメントを精査し始めると、フィラメントの出力でさえもちらつきが大きすぎるため、基準を満たしていないことが判明しました。そこで彼らは、代わりに黒体放射、つまりあらゆる高温物体から放射される放射熱に注目しました。これは高温の金属が赤や白に輝く性質であり、赤外線ゴーグルで壁越しに生体を偵察したり、家庭菜園の違法な作業を確認したりできるのもこのためです。
しかし、物質はそれぞれ異なる温度でわずかに異なる放射線を発するため、科学者たちは基準となる元素を一つ選ばなければなりませんでした。そして、洗練されたセンスを発揮して、美しく安定した光を放つプラチナを選びました。もちろん、計量学者である彼らは、それ以上の詳細な定義をしなければなりませんでした。カンデラの定義は、るつぼに入れた溶融プラチナが（華氏3,200度で）液体から固体へと凝固する際に放出される光量となり、「1平方メートルあたり101,325ニュートンの圧力下、1/600,000平方メートルの表面から垂直方向に」測定されました。
それでも納得できなかった科学者たちは、溶融プラチナから放出される光を一定に測定することが予想以上に困難であることが判明し、1979年にカンデラを再定義し、プラチナを完全に排除しました。それ以来、カンデラは「ある方向における、周波数540×1012ヘルツの単色光を放射し、その方向への放射強度が1ステラジアンあたり1/683ワットである光源の光度」となりました。これはろうそくの光量を推測するよりもはるかに正確ですが、確かに魅力に欠けます。
科学の原動力となる基準を探るシリーズ、次回は明日の放送です。このシリーズは、『消えるスプーン』（周期表に隠された、面白くて奇妙な物語を集めた作品集）の著者、サム・キーンが執筆しています。
