Die Definition einer Sekunde hätte keine Unsicherheit in Bezug auf den Übergang des Cs-Atoms.
Die Definition der SI-Einheit " second "bezieht sich nicht nur auf eine gegebene Probe von Cs-Atomen und insbesondere nicht auf Übergänge zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands einer gegebenen Probe von Cäsium-133-Atomen;
sondern auf eine Idealisierung : ein Cäsiumatom in Ruhe bei einer Temperatur von 0 K und frei von Störungen .
Soweit diese Idealisierung eindeutig definiert ist, so dass für gegebene Proben von Cäsium-133-Atomen eindeutig gemessen werden kann, um wie viel sie sich von der Idealisierung unterscheiden, hat die SI-Einheit " second " keine Unsicherheit.
Aber warum hat die Lichtgeschwindigkeit keine Unsicherheit?
Das liegt an unserer Definition von (wie man misst) " Geschwindigkeit ";
und in erster Linie an unserer Definition von (wie) zu messen) " Abstand " zwischen Teilnehmern ("Enden"), die in Ruhe zueinander waren und blieben, und (daher auch) aufgrund unserer Definition (wie zu messen ist), ob ein bestimmtes Paar von Die Teilnehmer sind " in Ruhe " zueinander oder nicht.
Insbesondere definieren wir im Rahmen der (speziellen) Relativitätstheorie und damit der zeitgenössischen Physik im Allgemeinen den Abstand zwischen ihnen zwei geeignete Teilnehmer (dh die in Bezug zueinander in Ruhe waren und blieben), sagen $ A $ und $ B $, über die Ping-Dauer zwischen ihnen, dh die Dauer eines Teilnehmers von der Anzeige eines Signals bis zur Anzeige des Empfangs des entsprechenden Reflexion vom anderen Teilnehmer. (Nach der Definition, wie die gegenseitige Ruhe gemessen werden soll, sind diese gegenseitigen Ping-Dauern von Versuch zu Versuch gleich und konstant.)
Der Abstand von $ A $ und $ B $ zueinander wird dann ausgedrückt als $$ \ ell [~ A, B ~] = \ ell [~ B, A ~]: = \ frac {c} {2} ~ \ tau A [~ \ text {signal}, \ circledR B \ circledR \ text {signal} ~] = \ frac {c} {2} ~ \ tau B [~ \ text {signal}, \ circledR Ein \ circledR \ text {signal} ~], $$
wobei "$ c $" (nur) ein unterscheidendes Symbol ist (zur Unterscheidung der Ping-Dauer zwischen einem geeigneten Teilnehmerpaar von einer anderen Dauer) (offensichtlich) nicht Null; und der Faktor $ \ frac {1} {2} $ wird gemäß Konvention eingeschlossen.
Ferner wird die Definition der "Durchschnittsgeschwindigkeit einer Reise von $ A $ zu $ B $" als Verhältnis zwischen verwendet "Abstand zwischen Start und Ziel" und "Dauer des belegten Kurses",
die (durchschnittliche) Signalfrontgeschwindigkeit eines Signals, das zwischen $ A $ und $ B $ ausgetauscht wird, wird ausgewertet als Verhältnis zwischen $ \ ell [~ A, B ~] $ und der Hälfte der Ping-Dauer zwischen $ A $ und $ B $; explizit daher:
$$ \ ell [~ A, B ~] ~ / ~ \ frac {\ tau A [~ \ text {signal}, \ circledR B \ circledR \ text {signal} ~] } {2} = $$ $$ \ frac {c} {2} ~ \ tau A [~ \ text {signal}, \ circledR B \ circledR \ text {signal} ~] ~ / ~ \ frac {\ tau A. [~ \ text {signal}, \ circledR B \ circledR \ text {signal} ~]} {2} = c. $$
Also das Symbol "$ c $", das offiziell in eingeführt wurde Die Entfernungsdefinition wird (anschließend) als Wert der (durchschnittlichen) Signalfrontgeschwindigkeit (oder umgangssprachlich: "Lichtgeschwindigkeit im Vakuum") identifiziert.
Ist die Lichtgeschwindigkeit nicht etwas? das ist physikalisch gemessen?
Nein: Es gibt nichts wirklich zu messen; das Ergebnis ist notwendigerweise "$ c $", wie oben skizziert; klar und ohne Unsicherheit. (Daher eignet sich "$ c $" auch als "offensichtliche, natürliche Geschwindigkeitseinheit". Natürlich sind Geschwindigkeitswerte unabhängig von einer bestimmten Auswahl von Einheiten, in denen sie ausgedrückt werden.)
Was Versuch für Versuch gemessen werden kann und sollte, ist stattdessen in erster Linie: ob zwei bestimmte "Enden", die in Betracht gezogen wurden, tatsächlich in Ruhe zueinander waren und blieben (oder zu quantifizieren, soweit sie nicht waren).