“1千克”多重？這一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量單位近130年來(lái)由一個(gè)小巧的鉑銥合金圓柱體定義。這一“千克原器”保存在法國(guó)首都巴黎西郊一間地下儲(chǔ)藏室內(nèi)，擋不住歲月和污染導(dǎo)致的細(xì)微變化，難以適應(yīng)現(xiàn)代精密測(cè)量要求。
數(shù)百名科學(xué)家定于16日匯聚巴黎西郊凡爾賽宮，參加第26屆計(jì)量大會(huì)，正式以一個(gè)物理常數(shù)定義“千克”，讓那塊外號(hào)“大K”的圓柱體退役。
“大K”不再擔(dān)任
“千克是后一個(gè)仍以實(shí)物作為基準(zhǔn)的計(jì)量單位，”法國(guó)國(guó)家計(jì)量與測(cè)試研究所所長(zhǎng)托馬斯·格勒農(nóng)說(shuō)，“問(wèn)題是它歷經(jīng)滄桑，質(zhì)量會(huì)變化。鑒于我們今天的（計(jì)量）度需求，這不夠好。”
“大K”隨“米制”而誕生?？茖W(xué)家18世紀(jì)末決定創(chuàng)建通用的計(jì)量單位體系，首先確定采用法國(guó)科學(xué)院在法國(guó)大革命后制定的長(zhǎng)度單位“米”，即經(jīng)過(guò)巴黎的地球子午線全長(zhǎng)四千萬(wàn)分之一為“1米”；隨后依據(jù)米的定義，規(guī)定1立方分米純水在4攝氏度時(shí)的質(zhì)量為“1千克”。
1889年屆計(jì)量大會(huì)決定，把一個(gè)直徑和高度同為39毫米的鉑銥合金圓柱體質(zhì)量作為單位“千克”基準(zhǔn)。各國(guó)用“大K”復(fù)制品校正質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而作為原器“真身”的“大K”保存在巴黎西郊“布勒特伊宮”地下儲(chǔ)藏室，以三層鐘形玻璃罩真空密封。打開(kāi)儲(chǔ)藏室的三把鑰匙由三名不同國(guó)籍高層人士分別保管，取出原器時(shí)需要三人同時(shí)開(kāi)鎖。
為防范污染，“大K”每過(guò)40年取出一次，接受清洗和檢查，迄今“面世”4次。盡管小心翼翼，每一次檢查都發(fā)現(xiàn)“大K”質(zhì)量細(xì)微變化，如因?yàn)槭芸諝馕廴径?ldquo;增重”，或因氧化而“減重”，更新定義的建議因而提上日程。
與時(shí)俱進(jìn)
計(jì)量局局長(zhǎng)馬丁·米爾頓說(shuō)，科學(xué)家當(dāng)時(shí)制定米制的過(guò)程相當(dāng)合理，“即便我們今天做，不會(huì)有太多不同”。然而，從法國(guó)大革命到現(xiàn)在，科學(xué)的面貌大為不同。
計(jì)量大會(huì)近幾十年先后修改多個(gè)基本計(jì)量單位的定義。比如，長(zhǎng)度單位“米”改用真空中的光在一秒內(nèi)行進(jìn)距離、即以光秒作定義，1光秒接近30萬(wàn)千米；時(shí)間單位“秒”自20世紀(jì)60年代起正式采用銫133原子的電磁波周期相關(guān)數(shù)值。以基本物理常數(shù)定義計(jì)量單位，可大大提高穩(wěn)定性和度。
這一屆計(jì)量大會(huì)準(zhǔn)備讓“大K”不在擔(dān)任，以量子力學(xué)中用于計(jì)算光子能量的普朗克常數(shù)數(shù)值為基準(zhǔn)，重新定義“千克”，原理是將移動(dòng)質(zhì)量1千克物體所需機(jī)械力換算成可用普朗克常數(shù)表達(dá)的電磁力。
支持更新定義者說(shuō)，用普朗克常數(shù)定義“千克”比實(shí)物基準(zhǔn)穩(wěn)定至少100萬(wàn)倍。
米爾頓向法新社記者解釋?zhuān)?ldquo;稱(chēng)1千克土豆不需要多高的度，但對(duì)精密科學(xué)和工業(yè)的多類(lèi)應(yīng)用，1千克不再是合適的計(jì)量單位。”比如，隨著醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)發(fā)展，越來(lái)越多藥品成分的測(cè)量需要精細(xì)到微克。
這屆大會(huì)同時(shí)準(zhǔn)備采用物理常數(shù)重新定義電流單位“安培”、溫度單位“開(kāi)爾文”和物質(zhì)的量的單位“摩爾”。
米爾頓說(shuō)，“大K”盡管不再是“的千克”基準(zhǔn)，仍將以現(xiàn)有保存方式存在。科學(xué)界將在今后數(shù)十年觀察它隨著周?chē)h(huán)境改變而發(fā)生的重量變化，讓它繼續(xù)為科學(xué)做貢獻(xiàn)。
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