放置在法國(guó)巴黎的國(guó)際千克原器近期備受關(guān)注,因?yàn)楦鞣绞鬟@個(gè)有著126歲高齡的鉑銥合金圓柱體將結(jié)束歷史使命,質(zhì)量的單位“千克”將重新被定義。
記者從4日召開的“展望2025?國(guó)際計(jì)量發(fā)展重大挑戰(zhàn)”國(guó)際研討會(huì)上獲得準(zhǔn)確消息,“千克”的定義確定將于2018年以新面孔和我們見面?!安贿^和它一起被定義的還有熱力學(xué)溫度單位開爾文、電流單位安培和物質(zhì)的量單位摩爾,而發(fā)光強(qiáng)度單位坎德拉的定義則會(huì)被重新描述?!敝袊?guó)計(jì)量科學(xué)研究院科技管理(國(guó)際合作)部主任高蔚說。
這5個(gè)單位和時(shí)間單位秒、長(zhǎng)度單位米是全世界統(tǒng)一的計(jì)量單位,國(guó)際計(jì)量組織對(duì)他們的定義最早形成于19世紀(jì),都和實(shí)物有關(guān)系。比如說,一千克的定義,就是上面說的那個(gè)身高39毫米的金屬圓柱。我們測(cè)定任何物體的質(zhì)量都要追溯到它這兒來(lái)。 但是,隨著時(shí)間的推移和科技的進(jìn)步,科學(xué)家愈加發(fā)現(xiàn),這種和實(shí)物相聯(lián)系的定義已經(jīng)不能滿足高精尖科技的需求了,因?yàn)閷?shí)物不能亙古不變。科學(xué)界那些整天和度量衡打交道的研究人員,一直在為這7個(gè)基本單位的定義而忙碌。
20世紀(jì)80年代開始,量子力學(xué)的發(fā)展催生了國(guó)際單位制的重大變革,國(guó)際計(jì)量界決定重新定義這7個(gè)國(guó)際基本單位。將它們和宇宙中恒定不變的量或基本物理常數(shù)聯(lián)系起來(lái),以量子物理為基礎(chǔ)的自然基準(zhǔn)取代實(shí)物基準(zhǔn),這樣就不會(huì)受到空間和時(shí)間改變的影響,而測(cè)量準(zhǔn)確度等技術(shù)指標(biāo)也會(huì)大幅度提高。
率先完成量子化變革的是時(shí)間單位秒,曾一度被定義為一個(gè)太陽(yáng)日的1/86400,不過現(xiàn)在,一秒是銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷相對(duì)應(yīng)輻射的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間。時(shí)間定義的改變也催生了長(zhǎng)度單位米的重新定義??光在真空中1/299792458秒(接近三億分之一秒)所走過的距離,這比之前的國(guó)際米原器精確度提高了幾千倍。
平凡如你我或許會(huì)說,這么高大上的改變似乎和生活也沒啥關(guān)系。不過秒的重新定義實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航定位,成就了數(shù)萬(wàn)億美元的衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)品與服務(wù)市場(chǎng)。而精準(zhǔn)測(cè)量則支撐了納米技術(shù)和石墨烯的應(yīng)用、提升了先進(jìn)制造中航空發(fā)動(dòng)機(jī)的精度、推動(dòng)了精準(zhǔn)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、決定了核潛艇偵測(cè)和隱身技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)成敗等。
距離2018年還有兩年多的時(shí)間,屆時(shí),科學(xué)界將如何定義“一千克”,我們拭目以待!
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