一秒有多長(zhǎng)，一公斤多重？新標(biāo)準(zhǔn)來了，將顛覆你的認(rèn)識(shí)

每經(jīng)記者 周程程    每經(jīng)編輯 鄭直 陳星    

以重量單位“千克”為例，自1889年起，千克的大小就由一枚“國(guó)際千克原器”（International Prototype of the Kilogram，簡(jiǎn)稱IPK）定義著。

國(guó)際千克原器的電腦圖像 （圖片來源：維基百科）

“國(guó)際千克原器”由不易腐蝕的鉑合金制成，被存放在國(guó)際計(jì)量局位于巴黎郊區(qū)的總部。我國(guó)目前使用的千克原器是于1965年從英國(guó)引進(jìn)的，編號(hào)為No.60，在1986年被批準(zhǔn)為國(guó)家質(zhì)量基準(zhǔn)。

2018年11月16日，隨著新版國(guó)際單位制的誕生，這套人類社會(huì)使用上百年的法則從而被顛覆：重量、長(zhǎng)度、電流、溫度等7大單位今后將由常數(shù)定義，國(guó)際千克原器也將退役。

12月11日，市場(chǎng)監(jiān)管總局召開新聞發(fā)布會(huì)，計(jì)量司司長(zhǎng)謝軍表示，明年5月20日起中國(guó)將開始使用新修訂后的國(guó)際單位制。

當(dāng)然，對(duì)于普通人來講，國(guó)際單位制的修訂并不會(huì)影響日常生活中的使用，一公斤的重量也不會(huì)平白無故多出一兩來。但對(duì)于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展來說，這一改變將為今后科學(xué)的發(fā)展“插上翅膀”。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

說不定，今后00后們?cè)谥袑W(xué)物理課本上學(xué)到的度量衡等單位，就將和現(xiàn)在有所不同了呢。

國(guó)際千克原器，跟咱有關(guān)嗎？

要問你一件東西有多重，你肯定會(huì)回答說，到菜市場(chǎng)找個(gè)大媽的電子秤就能得出答案。但你知道大媽秤上的1千克是怎樣被定義出來的嗎？

一百多年前，人們?cè)炝艘粋€(gè)精準(zhǔn)的“砝碼”——國(guó)際千克原器。從此，人類重量的概念都是參考它而來。但經(jīng)過百余年的運(yùn)行，由于歲月的侵蝕，這個(gè)國(guó)際千克原器和各國(guó)的千克原器出現(xiàn)大約50微克偏差。

各國(guó)千克原器的質(zhì)量變動(dòng) （圖片來源：維基百科）

怎么辦？這難不倒智慧的人類。11月16日在巴黎召開的第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定，到明年的5月20日，“國(guó)際千克原器”將正式退役。

問題是：國(guó)際千克原器退役后，菜市場(chǎng)大媽的電子秤不準(zhǔn)找誰說理去呢？別急，這也難不倒智慧的人類。全球測(cè)量科學(xué)家通過研究精確測(cè)算出一個(gè)固定的數(shù)值，再用這個(gè)常數(shù)復(fù)現(xiàn)量值，就可以得出1千克究竟是多重了……

也許你會(huì)問，不用國(guó)際千克原器，改用常數(shù)定義重量跟我們有什么關(guān)系？是的，或許你在明早起身去往菜場(chǎng)，賣菜大媽的電子秤并未發(fā)生任何變化，但這對(duì)人類科技的進(jìn)步卻有著重大的影響。

謝軍表示，此次變革從表面來看，大家可能感覺不到發(fā)生的變化，就如同我們給房子換了一個(gè)更加堅(jiān)固的地基，并不太會(huì)直接影響我們生活起居，但它實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生了“脫胎換骨”的變化。

這次重新定義生效后，對(duì)于大多數(shù)科研人員以及普通人的日常生產(chǎn)生活來說，不會(huì)直接造成大的改變，原有的測(cè)量結(jié)果仍將是連續(xù)的、穩(wěn)定的。但從專業(yè)角度觀察，重新定義將改變國(guó)際計(jì)量體系和現(xiàn)有計(jì)量格局。

謝軍指出，這將為當(dāng)前世界范圍內(nèi)正在進(jìn)行的新一輪以信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能為特征的科技革命，插上飛翔的“翅膀”。

并且，重新定義將催生新的測(cè)量原理、測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器。謝軍表示，集多參量、高精度為一體的芯片級(jí)綜合測(cè)量，不受環(huán)境干擾無需校準(zhǔn)的實(shí)時(shí)測(cè)量，眾多物理量、化學(xué)量和生物量的極限測(cè)量等將成為可能，測(cè)量?jī)x器儀表形態(tài)將全面創(chuàng)新。這將為我國(guó)實(shí)施“科技強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，走向工業(yè)制造強(qiáng)國(guó)，帶來重要機(jī)遇，也將迎來重大挑戰(zhàn)。

無處不在的精準(zhǔn)測(cè)量，將直接促進(jìn)市場(chǎng)公平交易、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療、改善環(huán)保節(jié)能等等，將進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)誠信建設(shè)、降低社會(huì)管理成本，將惠及人類生產(chǎn)生活的方方面面，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的全面進(jìn)步。

七大單位全部由常數(shù)定義

說了半天重量，你可別以為只改了千克，實(shí)際上7個(gè)基本單位全部實(shí)現(xiàn)了由常數(shù)定義，包括千克、安培、開爾文、摩爾、秒、米、坎德拉。

簡(jiǎn)單說，這7位就是“單位界”的“三原色”，其他很多單位都可以由這7個(gè)基本單位組合導(dǎo)出。

圖片來源：視覺中國(guó)

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院院長(zhǎng)方向在新聞發(fā)布會(huì)上打了個(gè)比方，國(guó)際單位制規(guī)定了7個(gè)具有嚴(yán)格定義的基本單位，好比7塊獨(dú)立又相互支撐的“基石”，構(gòu)成了國(guó)際單位制的“地基”。

新定義產(chǎn)生后，國(guó)際單位制的客觀通用性將得到保障。以千克為例，方向介紹說，最早的1千克是用1立方分米純水在4攝氏度時(shí)的質(zhì)量來定義的，這實(shí)際上受到了溫度、氣壓、水和容器等環(huán)境因素和測(cè)量過程的限制。

人們?cè)?9世紀(jì)末采用最先進(jìn)的材料和工藝打造了國(guó)際千克原器，目的也是為了規(guī)避這些限制。但是尷尬的是，國(guó)際千克原器有且只有1個(gè)，無論它準(zhǔn)不準(zhǔn)，各國(guó)都必須以它為準(zhǔn)。不僅如此，大家還得定期抱著自己的國(guó)家千克原器到位于法國(guó)的國(guó)際計(jì)量局校準(zhǔn)。山高水遠(yuǎn)，相當(dāng)麻煩。參照標(biāo)準(zhǔn)一旦變成了一個(gè)常數(shù)，這些事兒就不存在了。

方向指出，新定義生效后，理論上任何地方的任何人，都可以根據(jù)定義復(fù)現(xiàn)1千克，直接避免了長(zhǎng)途攜帶國(guó)家千克原器可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

往遠(yuǎn)了說，一旦有一天我們?cè)诨鹦巧线^起了日子，就不用帶著國(guó)際或國(guó)家千克原器上天啦，畢竟一個(gè)數(shù)字，到哪也不會(huì)失準(zhǔn)。