到 2018 年底,我们所知道的千克将不复存在,我们的标准计量单位最终计划进行 50 多年来的首次急需升级。
在下面新提案,所有七个基本测量单位——包括秒、千克和米——都将由自然的常数属性(例如光速)来定义,而不是由一群科学家想到的值来定义。 这将使世界变得更加准确。
那么这到底是什么意思呢? 虽然我们大多数人只是将 1 公斤视为 1,000 克或 2.2 磅,但现实实际上比这复杂得多。
现在,一公斤的质量是由单个物理物体定义的——一块固体90% 铂和 10% 铱它位于法国的一个金库中,被称为国际公斤原型(IPK),或“Le Grand K”(复制品如上图所示)。
世界各地都有复制品,但如果你想具体一点,对于重 1 公斤的东西,它的重量必须与巴黎的一块金属的重量完全相同。
而且 IPK 甚至不是恒定的。 尽管它的保护有多么严密,但随着时间的推移,它可能会失去或获得原子——就像任何物理物体一样——而 IPK 似乎已经变得这些年稍微重了一些由于表面污染。
研究人员对此并不太高兴,因为许多科学假设都是基于一公斤的质量保持不变,而在目前使用的七种国际单位制 (SI) 或公制单位中,它是唯一的一个这仍然是由物理对象定义的。
但这种情况终于要改变了,国际计量委员会提出了 SI 基本单位的新正式定义,并计划在 2018 年底举行的第 26 届计量大会上推出。
公制系统的最后一次重大改革是在 1960 年,所以这已经是一个漫长的过程了。
回顾一下,七个基本测量单位是:
- 第二
- 仪表
- 公斤
- 安培
- 开尔文
- 痣
- 坎德拉(光度的基本单位)
除了千克之外,每一个都已经由一种自然现象定义了(米是最后一个被定义为物理米条的,它改变了1960年) 但四个单位将得到升级,其他三个将根据新提案进行调整。
最引人注目的是,千克将不再由 IPK 定义。
阻碍在于,为了让研究人员正式重新定义公斤,他们必须就普朗克常数的值达成一致,该常数与粒子的能量与其频率的比较有关。
测量起来出人意料地困难——自从人类诞生以来,科学家们一直在试图给出自然常数的值。20世纪70年代。
但在2014年,研究人员最终达成一致普朗克常数的值(尽管科学家们要到明年 7 月才能推翻该值),这意味着我们有望在 2018 年永远摆脱 IPK。
其他检修涉及安培、开尔文和摩尔。
安培(用于测量电流的单位)的定义目前的定义方式相当不切实际。
一个安培是电流,当流过两根无限长、无限细且相距 1 米的导线时,会产生一定量的力。
但无限长且细的电线是不可能生产的,因此没有人能够真正精确地测试该值应该是多少。
根据新提案,安培基本上将根据电子和质子的电荷- 科学家实际上能够测量的东西。
开尔文和摩尔也将通过分别将它们与玻尔兹曼常数和阿伏加德罗常数的精确值联系起来来重新定义。 目前,开尔文被定义为水的三相点——水以液体、气体和固体形式共存的模糊点。
您可以看到建议的更改,左侧是旧系统,右侧是新建议:
在上图中,C是光速(定义一米,??CS是 a 的刻度铯原子钟(定义第二个),H是普朗克常数(定义千克),氮A是阿伏加德罗常数(定义摩尔),K光盘是发光效率(定义坎德拉),k乙是玻尔兹曼常数(定义开尔文),并且e是基本电荷(定义安培)。
那么这一切对我们意味着什么呢? 说实话,不多。 我们谈论的是这些值的定义的微小变化,所以,不用担心,你不会在 2018 年突然之间开始或多或少地称重。
但对于科学家来说,这是一件相当大的事情——被称为“一生一次的事件”。
美国国家标准与技术研究所的史蒂芬·施拉明格(Stephan Schlamminger)表示:“地基上有一道细小的裂缝,你无法在这个基础上建造你的物理学大楼。”告诉艾米丽·康诺弗科学新闻。
基本上,我们现在能够进行更好的科学研究,因为我们的测量单位将基于最新和最好的研究。
“新单位将基于对物理学的现代理解,包括量子力学定律和爱因斯坦的理论,”科诺弗说。
一旦我们进行了此更改,我们应该需要一段时间才能再次重新定义这些值。
事实上,唯一可能威胁新公制定义的事情是,如果我们突然发现自然常数——例如光速和普朗克常数——实际上在整个宇宙中略有不同。
我们不想吓到你,但是2011年学习暗示到。
不过,就目前而言,宇宙中的基本力是恒定不变的。
在研究人员能够证明并非如此之前,它们仍然是我们定义测量单位的最佳和最可靠的东西 - 比金属板在法国的一个金库里。
迎接2018年吧。