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千克缩水了?今年给出新定义!

来源: 文汇报 作者:姜澎 李晨琰 时间:2018-03-22 11:06:26

  千克缩水了?今年给出新定义!

  诺奖得主克劳斯:冯·克里青分享计量学前沿研究成果

  -本报记者 姜澎 见习记者 李晨琰

  小到买菜做饭,大到飞机制造,千克都是我们日常生活中必不可少的质量计量单位。1千克代表多少质量?或者更确切地说,多少质量相当于1千克?2018年开始,这些问题的答案将不再是熟悉的回答。

  1985年诺贝尔物理学奖得主克劳斯·冯·克里青(Klausvon.Klitzing)在第三届“复旦科技创新论坛”暨第二届“复旦—中植科学奖”颁奖典礼上透露,将于2018年11月召开的第26届国际计量大会将最终审议新的国际单位制(SI)修订案,届时安培、千克、开尔文和摩尔四个基础单位将获得更严格的定义。

  国际千克原器将逐渐被取代

  “我们都知道千克是基本的质量单位,它的测量方法用于许多其他数学和科学计算。科学家们相信,我们已经习惯了超过140年的旧的测量千克的方法是有缺陷的!”克劳斯·冯·克里青指出,在1875年之前,科学家没有标准、统一的测量方法来精确地建立质量单位,随后他们通过制造一个叫做“国际千克原器”(IPK)的圆柱形物体来解决这个问题。

  国际计量局主观裁定以国际千克原器为标准确定千克的质量,IPK由一种铂合金制成,这种合金叫“90Pt10Ir”,即90%的铂及10%的铱(按质量比);然后把这种合金用机器制作成高度和直径均为39.17毫米的直立圆柱体,代表1千克。

  随后,国际计量大会确定了国际通用的国际单位制,简称SI制。米、秒、千克、安培、开尔文、摩尔和坎德拉被确立为七个基本单位。

  19世纪80年代,大约有40个国际千克原器复制品被分发给签署了《米制公约》的国家,而主要的原型存放于法国巴黎的国际计量局总部。每十年,国际计量局便会观测该国际千克原器。随着时间的推移,调查员发现国际千克原器的某些官方复制品在100年内增加了50微克,或者说国际千克原器少了50微克。

  这一改变引发了学术界的热烈讨论。“这个世界需要标准化和规范化,微小的变化累积起来的误差会很惊人。”克劳斯·冯·克里青表示,国际千克原器的变化不仅仅会对计量本身造成影响,还会影响其它标准的建立。因为千克也被用来作为其它度量衡的工具。

  不过从2018年召开的第26届国际计量大会开始,这些变化将变得无关紧要。通过瓦特天平来衡量1千克单位,相关实验对比机械能和电磁能,利用激光来衡量电流和质量。因为实验采取的测量方式和普朗克常数的使用,科学家可以更加精确和稳定地定义千克的质量。

  “未来的质量单位普朗克常数推算得出,国际千克原器也将逐渐被取代。”克劳斯·冯·克里青说。

  对人们的日常生活没有影响

  不管你信不信,1千克缩水了!千克和安培、开尔文、摩尔新的定义将从2019年5月开始生效,所有使用国际单位制的国家都将受到影响。

  “但是大家不要担心,这些新的度量衡单位,就算确定之后,也不会改变我们现在的日常生活。将来千克还是千克,但是我们将会用更为稳定、更为通用的方法,对它们的标准进行界定。”克劳斯·冯·克里青表示,重新定义并不会影响到日常测量。但是对需要最高测量精度的那些科研工作者来说,重新定义后的方案允许他们以多种方式,在任何时间、任何地点,以任何规模进行测量而不会损失任何精度。

  “最早的时候,我们对于质量的定义,可能跟我们当地的物产有一定的关联,比如说多少颗豆子构成多少质量等等,但是现在全球的标准,比如说1千克就是1立方分米水的质量,将来我们用普朗克常数,那么对于所有物理的定义,就可以普适于整个宇宙。”不过克劳斯·冯·克里青也提醒道,“想要永恒固定1千克是不现实的,毕竟所有的物理实验都是在逐步接近精准与稳定、趋于完美。”

 
责任编辑:韩慧
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