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十一月
20
這回真的要改教科書了！
第26屆國際計量大會最近通過「修訂國際單位制」決議，正式更新包括國際標準質量單位「千克」在內的4項基本單位定義。
新國際單位體系將於2019年5月20日世界計量日起正式生效。
四個國際單位的定義要變化，分別是：
① 質量單位「千克」
② 電流單位「安培」
③ 溫度單位「開爾文」
④ 物質的量單位「摩爾」
一、怎麼變？
新國際單位體系採用物理常數重新定義——
① 千克：採用普朗克常數定義
② 安培：採用基本電荷量定義
③ 摩爾：採用阿佛加德羅常數定義
④ 開爾文：採用玻爾茲曼常數定義
其中，最受關注的「千克」定義，將以量子力學中的普朗克常數為基準，其原理是將移動質量１千克物體所需機械力換算成可用普朗克常數表達的電磁力，再通過質能轉換公式算出質量。
圖為以國際千克原器為基準的校準裝置
二、為什麼要變？
原因是：可以大大提高精確度。
以千克為例：
站在體重器上的你有時候可能會質疑：為什麼我是60公斤？憑什麼說我的肉有60公斤？
這要從1千克說起。1千克質量的量值，是用保存在國際計量局的一個砝碼——國際千克原器來確定的。
我們現在用來表示重量的基本單位kg（千克），就是由它來定義的。
國際千克原器 圖據法新社
之所以用這個砝碼來定義質量的單位千克，是因為在100多年前，計量學家發現，選用鉑銥合金（90%鉑+10%銥）制成的砝碼的化學性質特別穩定。
於是，1889年召開的第1屆國際計量大會，決議採用鉑銥合金砝碼定義質量單位千克。
這件神器自誕生起一直存放於國際計量局，被稱為國際千克原器（IPK）或者「大K」。它被安放在法國巴黎郊區的一個保險箱里，與世隔絕而且一直受到嚴密的監控。
同時，大K在各國還有很多復制品，每隔40年，人們都會將大K和復制品進行比對，以確定全世界的重量處於同一個系統。
工作人員小心擦拭千克原器的6個復制品之一
圖據國際計量局
從1889年千克定義到今天，國際千克原器與6個同等材料制成、同等保存條件的國際千克原器復制品的量值比對試驗共進行了4次。
結果發現，100多年間，這6個千克原器復制品與國際千克原器在質量一致性上發生了約50微克的變化。
原因也很簡單，國際千克原器表面會吸附一些肉眼無法察覺的氣體分子和其他雜物，以及多年使用會出現磨損及劃痕等，這些外界因素會導致其質量隨著時間的推移而發生變化。
那麼，50微克有多重？
科學家說，相當於我們一根眼睫毛那麼重！
一根眼睫毛很重嗎？需要這麼斤斤計較嗎？
科學家可不這麼看，他們認為，這些單位的變動將動搖整個人類社會的基礎，各行各業都將不得不重新檢視已有的標準。特別是那些對質量變化極其敏感的行業。
譬如說，制藥業，50微克可以說是一個很大的數字了。因此，在基本單位這件事上面，牽一發而動全身不是虛言。
三、為什麼其他單位要重新定義？
這是因為基本單位的定義之間並不是彼此獨立的，千克量值的不穩定性，還會影響SI（國際單位制）其他基本單位的量值。
比如，在基本單位定義中，電流單位安培的定義用到了導出單位牛頓，而牛頓這個單位中就包含質量單位千克。同時，摩爾的定義中也用到了千克。
四、新定義就不會失準嗎？
簡而言之，以前是對實物基準，總擔心因為天災或人禍而損毀，現在是採用基本物理常數重新定義基本單位，人們就無需考慮這個問題了。
並且，在以前，當新的、更準確的計量技術出現時，可能會導致基本單位的定義要被修改。比如，質量單位千克在被定義為國際千克原器的質量之前，還曾被定義為4攝氏度下1立方分米水的質量。
採用基本物理常數定義SI基本單位後，可以在相當長的時間內避免基本單位的定義被反復修改。而且未來隨著相關技術的進步，只會不斷提升單位量值復現的準確性，但不會輕易改變基本單位的定義。
五、給我們帶來什麼改變？
以後買一斤肉還是不是原來那麼多？
與菜市場的稱準不準有什麼關係？
千克重新定義，並不會對我們的日常生活造成影響，因為新定義的千克的測量精度太「精」了！
所以，你60公斤的體重，應該還會是60公斤。
但是，對需要最高測量精度的那些科研工作者來說，重定義後的方案允許他們以多種方式，在任何時間，任何地點，以任何規模進行測量而不會損失任何精度。
簡而言之，
重新定義是為了更加精確地測量。
你說：明年中高考會不會考呢？
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