計量學界發生一件大事！你的質量要被重新定義了

出品：科普中國

建造：陳星

監製：中國科學院計較機收集信息中間

本年，在計量學界將會發生一件年夜事，那就是：質量單元“千克”將要被從頭界說了！

今朝，1千克的界說就是“國際千克原器的質量”，這個原器存放在位於巴黎的國際計量局的保險櫃裏。千克是今朝國際單元製根基單元中獨一仍利用什物進行界說的單元。其他的六個根基單元是米（長度），秒（時候），開爾文（溫度），安培（電流），摩爾（物質的量）和坎德拉（發光強度）。

千克界說的演變史：從什物到根基物理常量

千克最初的界說是4 ℃時一立方分米水的質量，這是1799年由法國科學家提出來的，並以這個尺度建造了純鉑的千克原器作為1千克的國際尺度。過了快要一個宿世紀，因為鉑銥合金加倍不變，1889年科學家們用鉑銥合金取代了純鉑的千克原器，然後這個千克原器一向被利用到此刻。也就是說，我們利用的千克的界說一向是以國際千克原器這個什物為尺度的。如許的千克界說固然簡單，可是卻存在一些底子性的堅苦。

國際千克原器（圖片來曆於收集）

起首，經由過程長時候的不雅察，人們發現，這個什物的保留並不輕易。盡管保留前提幾乎無可抉剔，可是國際千克原器的質量仍是會跟著時候的推移會發生細小的轉變，這是一個問題。因為千克原器是千克界說的基準，它質量的改變意味著其他所有工具質量的改變。

別的一個問題就是，為了避免對國際千克原器造當作毀傷，國際千克原器不克不及經常性利用，這就給分歧嚐試室對千克的測量帶來很年夜的未便。

物理學中諸多的物理量都和千克有關，例如牛頓（力學單元），瓦特（功率單元），焦耳（能量單元）等，是以，千克原器任何輕細改變城市引起其他物理量界說的紊亂。

為了有用杜絕這種紊亂，早在2005年，國際計量委員會（CIPM）就已經建議以根基物理常量為根本，對千克進行從頭界說。在2010年國際計量委員會決議，以普朗克常數為根本從頭界說千克，之後2011年國際懷抱衡年夜會讚成了該提議，並打算在2018年正式實施。

普朗克常數創始人馬克斯·普朗克（圖片來曆於收集）

普朗克常數：從頭界說千克

要用普朗克常數對千克進行從頭界說，就需要對普朗克常數進行更為切確地測量，今朝這一工作正在進行傍邊。普朗克常數的精確數值已經從6.626 070 040 x 10^-34 kg·m^2/s變為6.626069934 x 10^-34 kg·m^2/s，不確定度從0.000000081 × 10^-34提高到了0.000000013 × 10^-34。獲得切確的普朗克常數之後，就可以利用瓦特天平來對證量進行切確地測量。

瓦特天平是一套十分複雜的均衡係統（圖片來曆於收集）

那麼為什麼要用普朗克常數從頭界說千克呢？原因如下：普朗克常數是物理學中最根基的常數之一，並且和它有關的量可以較為切確地測量，這也就意味著普朗克常數也能被切確地測量。

普朗克常數的單元是m^2 kg / s，除了kg之外，其他長度（m）和時候（s）都有著很好的界說，且易於測量，是以選用普朗克常數來界說千克是一個比力好的選擇。並且新界說很輕易被宿世界各地的嚐試室反複，因為隻要擁有一台瓦特天平，按照普朗克常數將響應的儀器參數設置準確，那麼得出的質量就是一千克，這將會年夜風雅便分歧嚐試室對證量的切確測量和利用。

當然，日常糊口中利用的千克並不受影響，因為如許的界說並沒有改變原有千克的巨細，隻是將千克的界說根本改變了，使它變得更輕易反複和利用，加倍不變。