Pašreizējās mērvienību sistēmas Mūsdienu pasaulē gan zinātnē, gan tehnoloģiju jomā, gan ar zināmiem izņēmumiem arī starptautiskajā tirdzniecībā tiek izmantota Starptautiskā mērvienību sistēma SI (franču Système International d'Unités). Pieminot izņēmumus šīs sistēmas lietošanā komercijā, jāatceras, ka naftas cenas un apjomus starptautiskajā tirdzniecībā joprojām mēra mucās jeb barelos. Mūsdienās plaši lietotā SI sistēma, tolaik saukta arī par metrisko mērvienību sistēmu, tika oficiāli pieņemta 1799. gadā Francijā. 1875. gadā, 17 valstīm parakstot vienošanos, tika izveidots metra etalons. Metrs tika definēts kā viena desmitmiljonā daļa no īsākā attāluma no Ziemeļpola līdz ekvatoram pa līniju, kas iet caur Parīzi. Praktiski metra etalons bija izveidots kā platīna stienis, kas glabājās Parīzē. Savukārt 1889. gadā pēc Starptautiskās ģeodēzijas asociācijas iniciatīvas to nomainīja 30 identiski stieņi, kas bija veidoti no platīna un irīdija sakausējuma un nogādāti dažādās pasaules vietās. Līdzīgi arī kilograma etalonu, kas sākotnēji tika definēts kā viena kubikdecimetra (viena litra) destilēta ūdens masa, 1889. gadā aizstāja ar standarta cilindra masu, kas tāpat tika izgatavots no platīna un irīdija sakausējuma. Arī kilograma etalonam tika radīti sekundārie etaloni – pamata etalona kopijas, kas glabājās dažādās valstīs. Etalonus pavairojot, ir grūti panākt, lai tie neatšķirtos no pamatetalona, un praktiski nav iespējams nodrošināt to nemainību laikā. Arī cieta viela, lai gan ļoti lēni, bet izgaro. Tas nozīmē, ka šādi izveidota kilograma etalona masa laika gaitā samazinās, un uz tā pamata balstītā mērvienību sistēma nav pietiekami precīza. Bez tam šāda etalona kopija fiziski ir jānogādā tajā vietā, kur mēs gribam to izmantot.
Tādēļ 20. gs. otrajā pusē sākās darbs, kas noslēdzās tikai 2019. gadā, lai izveidotu mērvienību sistēmu, kas nav atkarīga no fiziskiem artefaktiem, bet balstās uz universālām un, kā mēs šobrīd domājam, nemainīgām fundamentālām fizikas konstantēm. Vēl viena šādu mērvienību definīcijas priekšrocība ir tā, ka, zinot definīciju, mērvienības etalonu var atkārtoti izveidot jebkurā vietā pasaulē un, ja tāda nepieciešamība kādreiz rastos, darīt zināmu kādām citām tālām civilizācijām, kurām nodot fizisku etalona kopiju varētu būt grūti. Par šādām radikālām mērvienību sistēmas izmaiņām Ģenerālajā svaru un mēru konferencē 16.11.2018. Versaļā, Francijā, vienbalsīgi lēma visas konferences 60 dalībvalstis. Šis lēmums noslēdza 150 gadus ilgus centienus izveidot tādu mērvienību sistēmu, kas nebalstītos uz cilvēku veidotiem fiziskiem etaloniem (kā no metāla veidots metrs vai cilindrs ar masu viens kilograms), bet gan fundamentālos fizikas likumos un kas tiek reprezentētas ar universālām fizikas konstantēm.
Šo konstanšu vērtības nosaka ar starptautisku vienošanos, likumu, un tās izmanto, lai definētu mērvienības. Rodas jautājums, kā, izmantojot fundamentālās fizikas konstantes, var definēt mērvienību sistēmu? Piemēram, kā metra etalona pamatā var būt gaismas ātrums, izteikts metros sekundē? Tas taču ir atkarīgs no tā, cik garš ir metrs un kādam laika intervālam atbilst viena sekunde. Turklāt gaismas ātrums ir lielums, ko cenšamies izmērīt ar aizvien lielāku precizitāti. Kā iespējams to noteikt kā zināmu un nemainīgu?
Var rīkoties šādi – kad gaismas ātrums un citas pieminētās fizikas konstantes ir gana precīzi nomērītas, vienojas, ka no tā brīža šīs fundamentālās konstantes vairs netiks precizētas, pieņemot to vērtības kā definētas. Tādējādi gaismas ātrumu vakuumā definēsim kā c = 299 792 458 metri sekundē. Tagad tas ir fiksēts lielums, un to var izmantot, lai noteiktu garumu – definētu metru. Saskaņā ar šo definīciju viens metrs ir tāds attālums, kādu gaisma vakuumā veic laika intervālā 1/c = 1/299792458 sekundēs. Tas ir universāls etalons. Gaismas ātrums vakuumā nav atkarīgs no vietas uz Zemes, kur to mēra, un nav nepieciešams pārvadāt metāla metra etalonu, lai uzzinātu, cik garš ir viens metrs. Protams, praktiski nav ne vienkārši, ne arī ērti šādi mērīt viena metra garumu. Tādēļ metra etalona praktiskai realizācijai izmanto citu pieeju. Lai šādi praktiski noteiktu metra garumu, ir jāvienojas arī par sekundi – cik garš laika intervāls tas ir. Lai definētu sekundi, noder supersīkstruktūras pārejas frekvence cēzija atomā ar kodola masu 133. Cēzija izstarotā viļņa frekvence ir ļoti precīzi nomērīta un pieņemta kā fiksēta, definēta vērtība, kas ir vienāda ar 9 192 631 770 svārstībām sekundē. Tātad var teikt, ka viena sekunde atbilst cēzija atoma starojuma 9 192 631 770 periodiem.
Šāda sekundes un metra definīcija, fiksējot cēzija atoma starojuma frekvenci un gaismas ātrumu, protams, nenozīmē, ka, zinātnei un tehnoloģijām attīstoties, pārstāsim starojuma frekvenci un gaismas ātrumu noteikt ar aizvien lielāku precizitāti. Fiziķu mērķis vienmēr bijis savu mērījumu precizitāti arvien palielināt. Vienīgi tagad, kad šo konstanšu vērtības ir fiksētas, šos mērījumus saprotam citādi. Piemēram, runājot par gaismas ātrumu, neprecizē gaismas ātruma skaitlisko vērtību, bet palielina metra etalona precizitāti.
Starptautiskā mērvienību sistēma SI šobrīd pasaulē ir vispāratzīta gan zinātnē, gan sadzīvē. To mēdz saukt arī par metriski decimālo mērvienību sistēmu. Šāds mērvienību sistēmas nosaukums atspoguļo faktu, ka, veidojot mērvienību sistēmu, sākotnēji tās pamatā tika liktas trīs mērvienības – metrs, sekunde un kilograms. Lielākas un mazākas mērvienības tiek veidotas, par pamatu izmantojot skaitli desmit. Piemēram, desmitā daļa no metra ir decimetrs, desmitā daļa no decimetra – centimetrs, desmitā daļa no tā – milimetrs. Tāpat veido lielākas mērvienības.
Taču SI mērvienību sistēma nav vienīgā praksē izmantotā mērvienību sistēma. Pat zinātnē, kur SI sistēma ir izteikti dominējoša, dažās apakšnozarēs, kas galvenokārt saistītas ar elektromagnētismu, joprojām dažreiz izmanto CGS (centimetrs, grams, sekunde) mērvienību sistēmu. Šī sistēma atšķiras no SI ne tikai ar to, ka pamatmērvienība nav metrs, bet centimetrs un ka kilograma kā pamatmērvienības vietā tiek lietots grams, bet galvenokārt ar to, ka, atšķirīgi no SI sistēmas definējot elektriskā lādiņa, elektriskā un magnētiskā lauka mērvienības un vēl dažus citus fizikālus lielumus, virkni elektromagnētisma likumsakarību CGS sistēmā var pierakstīt ar vienkāršākām formulām. Piemēram, Kulona likumu, kas apraksta, kāds spēks darbojas starp divām lādētām daļiņām, CGS sistēmā pieraksta vienkāršākā formā nekā SI sistēmā. Savukārt elektromagnētisma pamatlikumi jeb Maksvela likumi SI sistēmā tiek pierakstīti vienkāršākā formā nekā CGS sistēmā.
Lai arī Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV), Lielbritānijā un vēl dažās valstīs SI sistēmai ir piešķirts oficiālās mērvienību sistēmas statuss, sadzīvē bieži tiek izmantotas citas mērvienības. Lielbritānijā sadzīvē lietotā mērvienību sistēma tiek saukta par Imperiālo mērvienību sistēmu. Tās saknes rodamas Romas Impērijas laikos. Šo mērvienību sistēmu pamatoti var uzskatīt par arhaisku. Šajā sistēmā garums tiek mērīts tādās vienībās kā colla, pēda, jards, jūdze un jūras jūdze. Arī attiecības starp lielākām un mazākām vienībām nav decimālas. Piemēram, vienam jardam, kas metriskajā mērvienību sistēmā ir 0,9144 metri, atbilst 3 pēdas vai 36 collas. Tilpuma vienības, piemēram, galoni (4,546 litri) un pintes (0,56826 litri), Imperiālajā mērvienību sistēmā tiek veidotas neatkarīgi no garuma vienībām –, tās nav saistītas ar kubikcollu vai kubikpēdu.
Situāciju sarežģī tas, ka ASV sadzīvē lietotajā mērvienību sistēmā, lai arī pēc mērvienību nosaukumiem tā atgādina Lielbritānijā pieņemto mērvienību sistēmu un ir no tās radusies, konkrēto mērvienību lielums bieži atšķiras no Lielbritānijā pieņemtajiem. Piemēram, šķidruma tilpuma mērvienība, ko ASV tāpat kā Lielbritānijā sauc par galonu, ASV atbilst 3,785411784 litriem. Līdzīgi ir ar citām mērvienībām, tāpēc jāsaprot, kā konkrētajā gadījumā ir definēts, piemēram, garuma mērs pēda tādēļ, ka pēdas definīcija var atšķirties.