終於，在它誕生 130 年後，我們所熟知的公斤即將退休。但這還不是結束：明天，即 2019 年 5 月 20 日，我們將製定一個新的定義 - 這個定義比我們迄今為止所擁有的任何定義都更加準確。
一致同意換班後投票了去年年底在凡爾賽舉行的度量衡大會上，這項變更現在終於即將正式生效。公斤已死，公斤萬歲。
大多數人在日常生活中不會想到計量學——測量的科學。但這非常重要。它不僅是我們衡量世界的系統，也是我們衡量世界的系統。它也是科學家進行觀察的系統。
它需要精確，並且需要恆定，最好是基於我們所知的宇宙定律。
但在七個基本單位中國際單位制(SI)，目前有四個不是基於物理常數：安培（電流）、開爾文（溫度）、摩爾（物質的量）和公斤（質量）。
國際計量局 (BIPM) 名譽主任 Terry Quinn 向 ScienceAlert 解釋說：「這個想法是，透過讓所有單位都基於物理常數，根據定義，它們在未來是穩定且不會改變的，並且在任何地方都可以普遍訪問。
例如，一米是由光在真空中以 1/299792458 秒傳播的距離確定的。一秒由銫原子振盪 9,192,631,770 次所需的時間決定。
一公斤的定義是……一公斤。
不，從字面上看。這是一公斤的重量，稱為國際公斤原型(IPK)，於 1889 年由 90% 的鉑和 10% 的銥製成，保存在 BIPM 總部的一個特殊金庫中。
事實上，公斤是國際單位制中唯一仍由實體物件定義的基本單位。
雙鐘罩中的 IPK 副本之一。 （美國國家標準技術研究院）
世界各地都有 IPK 的副本，這些副本被用作國家標準，有時會被送回法國與原型進行比較。
這就是事情變得有趣的地方 - 這些副本的品質已被觀察到與 IPK 的理念漸行漸遠鎖在金庫裡。目前尚不清楚複製品是否正在失去品質或IPK 正在不斷壯大，但這兩種情況對於科學精度來說都不理想，即使我們只處理微克。
對於過去幾年，計量學家一直在討論制定新標準的必要性。現在，他們終於準備好根據普朗克常數重新定義公斤，普朗克常數是光子的能量與頻率的比率，測量到迄今為止最精確的值僅去年。
奎因解釋說：“直到現在，我們才能根據物理常數——普朗克常數、光速和銫原子的共振頻率來定義公斤。”
「為什麼都是三個？這是因為普朗克常數的單位是 kgm2s-1，所以我們首先需要定義米（用光速表示），然後再定義米（用原子鐘中的銫原子表示）。
所以根據新的定義，一公斤的大小是「將普朗克常數的數值固定為剛好等於 6.626 069… × 10 來設定–34當以 SI 單位 s 表示時–1米2kg，等於 J s。
這不會對大多數人的生活產生任何明顯的變化——變化前的一公斤蘋果在變化後仍然是一公斤蘋果——但它會對計量學家和一般科學家產生影響。
因為，如上所述，基本單位標準可以依賴其他基本單位。坎德拉、安培和摩爾將根據公斤重新定義，以提高精度。而且，對於科學家來說…
「[新定義]將大大提高單元教學的理解和優雅性，」奎因說。 “它將為無限提高測量精度開闢道路，它將大大提高精度，並擴展在非常小和非常大的數量下進行精確測量的可能性。”
這將確實是一個時代的結束，同時也是一個新時代的開始。
至於 IPK 本身，多年來一直如此重要的小金屬將繼續保存在氣候控制金庫的兩個鐘罩下，保持其一貫的條件。
這部分是為了紀念其遺產；但科學家永遠是科學家。奎因說，“在未來幾年和幾十年裡，我們還可以觀察它的質量變化”，對它進行研究，這次是針對千克的新的、不變的定義。所以最終我們將能夠確定它是否實際上一直在失去品質。
奎因也指出，雖然新系統看起來很複雜，但實際上任何人都可以輕鬆理解。他自己建造了一個在他的地下室裡用樂高搭建了簡單的平衡可以直接測量普朗克常數，誤差在 5% 以內。
“小學生，”他說，“將能夠從中獲得巨大的樂趣。”
新的公斤定義將於世界計量日： 2019 年 5 月 20 日。
本文的一個版本於 2018 年 11 月首次發布。
