2019年01月25日 星期五
找到定义自然本身的单位

    2019年第1期《新发现》杂志载文讲述了“度量衡器”遭遇的尴尬事,欲知铂铱合金圆柱体即“大 K”砝码的麻烦,请看——

    自18 世纪起,密封在巴黎的铂铱合金国际千克原器,就一直担任千克的标准砝码。但2018 年 11 月 19 日,质量的单位由量子物理学的基石之一普朗克常数重新定义。自此,国际千克原器退出历史舞台进入倒计时。而这一革命并不仅仅针对千克,其他计量单位,如秒、米、开尔文等也将重归“本质”。此次变革的意义在于找寻到普适的,也就是在地球上任何一个角落都可以使用的计量标准。这一挑战背后潜藏着一个莫大的雄心壮志:找到定义自然本身的单位。

    2018 年 11 月 16 日,在法国凡尔赛举办的第 26 届国际计量大会上,来自60多个国家的科学家投票通过了一项重要决议,将千克、米、秒等计量单位全部建立在了物理学常数的基础上。

    人类早就知道确立计量标准的重要,中国历史上就有秦始皇统一度量衡的说法,其实最早是商鞅的功劳。针对当时计量混乱的状况,商鞅制造出了标准的度量衡器“商鞅方升”,对国家的赋税收入和官员俸禄体系提供了保障,为秦国的强盛和统一六国打下了基础。

    历史发展到今天,度量衡的意义与秦始皇时代更不可同日而语,人们也不断更新着更为精准和恒定的标准,但比较尴尬的是,在本次大会之前,千克的标准竟然是两百多年前法国大革命时期制作的实物砝码,一个直径和高度同为 39 毫米的铂铱合金圆柱体,同两千多年前的“商鞅方升”没有本质的区别。

    这个名为“大 K”的砝码需要定期接受清洗,并与世界各地的复制品进行核对,结果每一次检查都发现“大 K”质量发生了细微变化,迄今已经丢失了约 50 毫克,难以适应现代精密测量要求。

    本届国际计量大会规定,质量的单位由量子物理学的基石之一普朗克常数重新定义,这不仅是精度的提升,更是超越易变不可靠的人造物体,追求更为普适的物理标准,以达到对自然更高层次的理解,这背后是与宇宙接轨的壮志雄心!

京ICP备06005116