科學(xué)界決定重新定義千克！以后一公斤得這么算

“1千克”到底有多重？

一個多世紀(jì)以來，這個標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量單位都是由一塊高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體“大K”定義。但經(jīng)不住歲月的侵蝕，這件原器已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代的精密測量要求，重量早已不再是“1千克”了。

于是，它是時候該“退休”了。據(jù)報道，11月16日，四年一度的第26屆計量大會將在巴黎凡爾賽宮舉行，屆時，數(shù)百名科學(xué)家將以穩(wěn)定的物理常數(shù)重新定義“千克”。

130年來，“大K”一直被藏在巴黎地下

報道稱，自1889年屆計量大會來，一個圓柱體便成為了單位“千克”的基準(zhǔn)，名為“千克原器”（International Prototype of the Kilogram，簡稱IPK），外號“大K”（Grand K）。

不過，這個“大K”卻并不大，只有高爾夫球大小，是一塊直徑和高度同為39毫米、由90%鉑和10%銥制成的合金。

被取出罩子的“大K”

英國物理學(xué)會主辦的新聞網(wǎng)“物理世界“補充，它的真身一直被保存在巴黎近郊“布勒特伊宮”的地下儲藏室里，以三層鐘形玻璃罩真空密封。打開儲藏室需要三把不同的鑰匙，由三名不同國籍的高層分別保管，三人同時到場才能取出“大K”。

每隔40年，“大K”都會被取出一次接受清潔和檢查，迄今共“面世”過4次。即便科學(xué)家們已經(jīng)盡可能做到小心翼翼，但歷經(jīng)滄桑的“大K”還是發(fā)生了細(xì)微變化：一會因為空氣污染而“變胖”，一會又因為氧化而“變瘦”，誤差以微克來算就顯得比較大了，可達(dá)1-2顆塵埃的重量。

科學(xué)家給“大K”稱體重

因此，更新定義的建議被提上了日程。據(jù)報道稱，11月16日的新一屆計量大會上，科學(xué)家們準(zhǔn)備讓“大K”卸下，以量子力學(xué)中用于計算光子能量的普朗克常數(shù)作為新標(biāo)準(zhǔn)，并使用的瓦特天平（Watt Balance）重新定義“千克”。

其原理，是將移動質(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，再通過質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式算出質(zhì)量，精度可達(dá)3.4×10^-8，比起“大K”穩(wěn)定了至少1百萬倍。

計量局局長馬丁·米爾頓（Martin Milton）表示，重新定義千克將是一個值得慶祝的時刻，意味著所有標(biāo)準(zhǔn)單位都被新的創(chuàng)意所取代。對于日益發(fā)展的計算、制造、制藥、氣候變化研究等精密科學(xué)領(lǐng)域來說，把計量單位到微克是十分必要的。

不過米爾頓說，他們并不會把退休的“大K”丟棄，而會繼續(xù)將它保存在原址，觀察它幾十年后還會有什么變化。

米爾頓手捧“大K”

與此同時，這屆大會也準(zhǔn)備采用物理常數(shù)重新定義電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”和物質(zhì)的量的單位“摩爾”。加上“千克”，上述幾個新定義預(yù)計會在明年上半年正式生效。

報道還介紹，千克是單位制7個基本單位中，后一個仍以實物作為基準(zhǔn)的單位。比如，1983年，長度單位“米”改用真空中的光在一秒內(nèi)行進(jìn)距離，即光秒，1光秒等于299792458米；1967年，時間單位“秒”正式采用銫133原子的電磁波周期相關(guān)數(shù)值，1秒為該原子基態(tài)在兩個精細(xì)能階之間躍遷時，所輻射的電磁波的周期的9192631770倍的時間。

對于這項變革，坊間也許會有這樣的疑問：

以后去菜市場買土豆，會短斤缺兩嗎？身上的肉肉又會不會變多變少呢？

答案是否定的。

去年，清華大學(xué)青年科學(xué)家李世松博士曾解釋，因千克重新定義仍以現(xiàn)有千克量值為標(biāo)準(zhǔn)，兩者可實現(xiàn)無縫連接，兩種定義下的質(zhì)量單位量值能保證連續(xù)性。所以，千克重新定義并不會對我們的日常生活造成影響。

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