在年11月举行的国际度量衡大会上,各个国家的代表将就是否采用安培、千克、开尔文、摩尔4个单位的新定义进行投票。日常生活中处处可见的的质量单位「千克」(kilogram)将有新定义了!
我们过去一直用来计算质量的单位「千克/kilogram」,其实是自年开始以一颗名为「国际千克原器」(TheInternationalPrototypeKilogram)的合金秤砣作为基准,它被严密保管在巴黎的法国国际度量衡局(BIPM)某处。自年以来,科学家给「千克」下的定义就是“国际千克原器的质量”,但是由于这枚合金秤砣在年后出现了细微的锈蚀,导致重量产生变化,比最初重了35微克。即便非常细微,但仍会影响到全球的测量系统。于是国际度量衡局(InternationalBureauofWeightsandMeasures,BIPM)将在在年的度量衡大会上投票决定,要让这枚合金秤砣正式退休,用普朗克常量对「千克」重定进行定义。
35微克对人们日常来说可以忽略不计,你的体重秤上完全体现不出来呢,所以想要减肥,还是管住嘴、迈开腿吧。
定义「千克」的演变史:从实物到普朗克常量
我们中学时代最初在物理课上学到的千克最初的定义是4℃时一立方分米水的质量。这个定义最初是在年由法国科学家提出,并且制作了纯铂的千克原器作为1千克的国际标准。之后由于发现了铂铱合金具有更强的稳定性,年便用铂铱合金代替了纯铂的千克原器,直到现在。
值得一提的是,千克是目前国际单位制基本单位中唯一仍使用实物进行定义的单位。其他的六个基本单位是米(长度),秒(时间),开尔文(温度),安培(电流),摩尔(物质的量)和坎德拉(发光强度)。其它六个基本单位分别是米(长度)由光速定义、秒(时间)由铯原子跃迁周期定义、坎德拉(发光强度)由铂凝固点温度的黑体定义、安培(电流)将由基本电荷定义、开尔文(温度)将由玻尔兹曼常数定义、摩尔(物质的量)将由阿伏加德罗常数定义。
之所以重新定义千克,一方面是因为国际千克原器质量改变了,虽然改变得非常微小,即便铂铱合金有膨胀率低、不易氧化等特点,它的质量仍然会随着时间而发生变化。另一方面是因为每次测量十分不方便,保存条件非常苛刻。所以这个合金秤砣平时不会任意取出,需要负责保管的3名官员各自持有的钥匙才能打开保险箱,而且每次测量可能导致质量的损失,所以不轻易测量,但同时也带来了诸多麻烦。
普朗克这次国际千克原器的质量百年来发生改变,所以来自全球60国的代表在法国凡尔赛镇的会议上,投票决定更改「千克」的定义,从依照「国际千克原器」的重量,改成用普朗克常数(Planckconstant)做为千克的新标准,实现更精准的质量测量。虽然新定义的千克数对日常生活没有太大影响,但对仰赖细微测量的研究或行业仍有实际应用。
我们可能不再需要这颗实体了,但它仍承载着人类探索进步的光辉。
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