Áður en vélræn stöðugleiki tímans var komið á með pendúlklukku, var samfélagstíminn að mestu tengdur breytilegar tímabilum. Lengd dagsljóss breytist með árstíðunum: í París er sumardagur lengri en sextán klukkustundir, vetrardagur fer varla fram úr átta. Rómversku helgistundir skipta þessum breytilega degi í tólf jafna hluta, þannig stundir sem lengjast og styttast yfir árið. Eldun máltíðar, lengd bænar, tíminn sem þarf fyrir sand að renna, tíminn sem þarf fyrir kerti að brenna að merkinu: hver tímamæling var tengd einstöku efnislegu fyrirbæri, sem breyttist eftir hitastigi, gæðum sandsins, hæð logans.
Christiaan Huygens hannar árið 1656 pendúlklukku sína, smíðaða af Salomon Coster og birt í Horologium árið 1658. Pendúllinn sveiflast með tímabili sem ákvarðast af lengd hans og þyngdaraflinu, óháð degi, árstíð, ljósi. Klukkan leggur á reglulegan taktslátt, sekúndu, sekúndu, sekúndu, losnaðan frá ytri fyrirbærunum sem skipulögðu fram að þessu samfélagstímann. Mældi tíminn er ekki lengur tengdur breytilegu ytri fyrirbæri. Hann er taktaður af sveiflara innbyggðum í tækið.
Kvarsklukkan, þróuð hjá Bell Labs af Warren Marrison og J. W. Horton árið 1927, nýtir sér rafsviðsáhrif sniðins kristals þar sem rafsveiflun veitir stöðuga tíðni. Síðari kvarsklukkkur og -úr munu meðal annars stöðugleika tíðnina 32 768 Hz, vald tveggja auðveldlega deilanleg til að framleiða sekúndu. Sesíum 133 frumeindaklukkan, þróuð af Louis Essen hjá National Physical Laboratory árið 1955, telur sveiflur tengdar ofurfínni umbreytingu sesíumfrumeindarinnar. Sekúndan verður síðar skilgreind með 9 192 631 770 lotum þessarar geislunar. Bestu frumeindastöðlarnir gera þá sýnilegan óstöðugleika sem jarðarsnúningur huldi.
Stemmigafllinn gefur ekki tímann. Hann gefur tíðni. En þegar tíðnin verður stöðugri en himintunglið hættir hún að vera einföld taktslátt: hún verður stuðningur tímans.
Við hverja kynslóð verður mælitækið stöðugra en fyrirbærið sem það mældi upphaflega.
Viðsnúningurinn á sér stað á nákvæmu augnabliki. Árið 1967 endurskilgreinir 13. almenna ráðstefna um þyngdir og mál sekúnduna. Fyrir 1967 er sekúndan tengd jarðarsnúningi, 1/86 400 af meðalsóldegi. Eftir 1967 er jarðarsnúningur tengdur frumeindasekúndunni. Jörðin var staðalinn, klukkurnar nálguðust hana. Sesíum er staðalinn; jörðin verður frávik til að leiðrétta.
Afleiðingin er strax mælanleg. Frumeindaklukkur hafa leitt í ljós að jarðarsnúningur er ekki stöðugur. Súgáhrif flóðs hægja á jörðinni um það bil 1,8 millisekúndu á öld. Innri hreyfingar jarðkjarnans, árstíðabundnar breytingar í andrúmslofti, stór jarðskjálftar breyta tregðuvægi plánetu og breyta snúningshraða hennar á tímakvarða frá degi til aldar. Samkvæmt áætlunum NASA/JPL hefði Súmatra jarðskjálfti árið 2004 stytt daginn um það bil 6,8 míkrósekúndur. Tōhoku jarðskjálftinn árið 2011, um það bil 1,8 míkrósekúndu.
Til að ná aftur frávikinu milli frumeintatíma og jarðarsnúnings bætir IERS reglulega við millisekúndu, viðbótarsekúndu bætt við á miðnætti UTC. Tuttugu og sjö jákvæðar millisekúndur hafa verið bættar við síðan 1972, sú síðasta í lok desember 2016. Engin neikvæð millisekúnda hefur enn verið beitt. Jörðin, sem var staðalinn, er orðin kerfið sem er leiðrétt til að halda því í samræmi við tækið sem átti að nálgast hana.
Millisekúndan er stjórnunareinkennið á mælisfræðilegu viðsnúningunni.
Þessi viðsnúningur hefur náð til allra grundvallareininga alþjóðlega kerfisins. Metrinn, skilgreindur árið 1799 sem tíumiljónaði hluti fjórðungs jarðmeridíans, síðan árið 1889 með platínum-iridíum staðli varðveittu í Sèvres, er endurskilgreindur árið 1983 sem vegalengdin sem ljósið ferðast í tómarúmi á 1/299 792 458 sekúndu. Ljóshraði er ekki lengur mæld fasti. Hann er orðinn fasti settur með skilgreiningu, fastur á nákvæmlega 299 792 458 m/s. Metrinn er það sem gerir þessa skilgreiningu samræmda.
Kílógrammið, síðan endurskilgreining þess 2019, er ekki lengur platínum-iridíum sívalningur varðveittur hjá alþjóðlegri skrifstofu þyngda og mála. Það er skilgreint með Planck fastanum h, festum á 6,62607015 × 10⁻³⁴ kg·m²/s. Kílógrammið er einingin sem gerir þessa jöfnu virka, miðað við skilgreiningu metrans og sekúndunnar.
Allar SI einingar eru nú skilgreindar með grundvallarföstum þar sem tölulegt gildi er fest með alþjóðlegri samþykkt. Engin grundvallareining er lengur tengd einstöku efnislegu mannvirki. Einingakerfið hangir ekki lengur á hlut. Það hangir á neti fasta, skilgreininga og útfærslutekninja.
Kenning
Þegar tæki verður stöðugra en fyrirbærið sem það mælir hættir það að vera mælitæki. Það verður viðmiðunarramminn sem skilgreinir hvað er mælanlegt. Mælingin gleypir hið mælda í reglu viðmiðunarrammans.
Stemmigafllinn framleiðir tímann ekki vegna þess að hann skapar tímalengdina, heldur vegna þess að hann leggur á þann taktslátt sem fyrirbærin verða að vera tengd.
Þessi viðsnúningur er ekki tilviljunarkenndar sögulegur. Hann er eðlileg braut allra þroskaðra mælisfræðikerfa. Nákvæmnin eykst þar til hún fer fram úr fyrirbærinu sem upphaflega var tekið sem staðal. Upphaflega fyrirbærið verður þá óstöðugt kerfi sem nákvæmara tækið leiðir í ljós í breytileika sínum. Mælingin breytist ekki bara í nákvæmni. Hún breytir um stefnu.
Opinn vigur
Kerfið er ekki lengur byggt á einföldu efnislegu utanaðkomandi. Það er gagnkvæmt skilgreint: metrinn fer eftir sekúndunni og ljóshrada. Kílógrammið fer eftir metrinum, sekúndunni og Planck fastanum. Sekúndan fer eftir sesíum umbreytingunni. Heildina heldur saman hefðbundin föstun tölulegra gilda eðlisfræðifasta.
Þegar einingakerfi er ekki lengur stutt við utanaðkomandi hlut, hvað mælir það þá enn?
