事实如此浪漫

你的体重即将被重新定义

一个美国国家标准与技术研究所(National Institute of Standards and Technology)的一位物理学家曾经说过:“如果有人对公斤标准打了个喷嚏,世界上所有的重量马上就会错。”

他指的是一个圆筒,有时被称为Le Grand K它被藏在巴黎的一个保险库里,像一颗无价的宝石一样被保管着。的质量世界上任何测量到的东西——你、你的杂货、系外行星、星系——都可以追溯到这个有着126年历史的铂铱圆柱体*的质量,这就是所谓的国际原型。每个科学和工程领域的研究人员都需要相信,他们使用的参考点与其他科学家和工程师相同。没有圆柱体,就没有参考。

勒格兰K所有的公斤都是用公斤来衡量的,科学家们想尽一切办法避免把它暴露在肮脏的手和肮脏的空气中,尤其是打喷嚏。

俄罗斯娃娃治疗:在法国巴黎的Cité des Sciences and de l’industrie展出的千克原型的复制品。 日本人88 /开始

自原型机问世以来,每隔几十年,科学家们就会取出圆筒,用溶剂清洗,用蒸汽清洗,并仔细检查它的质量。他们确认了存放在同一个保险库里的六份官方副本,仍然完全吻合。

自1889年以来,先后发生了三次验证,间隔大约40年。1992年,灾难来了:对第二次和第三次测量结果的比较表明,要么原始数据丢失了大约50微克——大约一粒沙子的质量——要么复制数据增加了50微克。物理学家Peter Mohr参与了重新定义基本计量单位的工作,他说,尽管这些测量结果很微小,但它们表明“千克是不稳定的”。

这就是为什么许多科学家谴责圆柱体的首要地位是一种直接的尴尬,可能会对科学实践造成严重破坏。2014年的挪威电影1001克“人决定了重量的定义,但理解重量的定义对人的影响也同样重要。”

幸运的是,这一切即将改变。


一个所有的问题Le Grand K当你使用自然的基本常数时,它就消失了。由于它们的定义是不变的(排除一些新的物理),它们可以用来定义所有的基本单位,包括公斤,而不会受到错误的喷嚏的影响。国际度量衡局(International Bureau of Weights and Measures)的物理学家理查德·戴维斯(Richard Davis)表示,这将在2018年实现。国际度量衡局负责管理国际标准计量单位。

一些基本单位已经升级。例如,后者过去被定义为一天的某一部分,但现在被定义为铯原子中电子在能级之间转换的频率。计价器也比以前更漂亮了。18世纪末,法国科学院(French Academy of Sciences)将1米定义为北极到赤道距离的千万分之一,即沿着经过巴黎的子午线。将近100年后,这个米变成了铂铱棒的长度。最近,在1983年,米被定义为光在真空中299,792,458分之一秒内传播的距离。这将米与光速联系起来,光速是自然界最基本的常数之一。烛光,即发光强度的单位,曾经依赖于一种特定蜡烛的亮度。现在它也与光速有关。

其他部门很快也会效仿。电流单位安培与基本电荷(e),而不是一个假设的实验无限长的平行导线。开尔文,温度的单位,将不再依赖于水的固有特性,而是取决于波尔兹曼常数,它将温度与单个粒子的能量联系起来。摩尔,物质数量的单位,将不再与普通的碳-12块联系在一起。相反,它将由阿伏伽德罗数(6.02x1023)推导出来。

去年,作为这个重新定义过程的一部分,历史上只有第四次,Le Grand K被从超级安全的保险库里移走了。这是联调局所谓的“非凡的校准”-圆柱体与它的复制品进行了比较(它的重量似乎没有减少),它很快将被用来校准基于普朗克常数确定质量的新设备,普朗克常数是量子力学的一个基础量,它将光子的能量与其频率联系起来。

一旦千克的质量以普朗克常数为基础,Le Grand K将会被淘汰。

“最后的测试,”该局局长、物理学家马丁·米尔顿说,将是确保新旧定义产生相同的实验结果。他说,在那之后,圆形和受人尊敬的铂和铱平板可能仍会被一些研究人员使用,因为它的官方质量仍为1公斤,“但它将不再具有特殊和独特的特性”——或者,如其他人所说,令人尴尬的-定义化身的角色。

的未来Le Grand K是不确定的。也许它会发现自己在某个未来的博物馆里憔悴,当有人扰乱了它收集的灰尘,最终会对着它打喷嚏。


斯蒂芬·奥恩斯是一位自由科学作家,他对发现《新科学家》。


*正如最初发表的那样,千克被误认为是钚铱圆柱体。在上面的故事中,这个错误已经被纠正。

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