千克定义变了但不影响你的体重

□本报记者任志方整理

小到日常买菜,大到航空航天,千克都是常用的计量单位。不过从明年5月20日起,千克的定义将要发生变化了。第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议,正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。新国际单位体系将于2019年5月20日世界计量日起正式生效。

质量单位千克是国际单位制的七个基本单位之一,最初的定义始于1791年,它与长度单位有关,规定1立方分米的纯水在4摄氏度时的质量为1千克。

18世纪末期,法国科学院计划将克作为质量基本单位,并制作实物基准器。但受工艺和测量技术所限,只能制造出质量是克的1000倍的标准器,千克原器由此而来。这也是国际单位制中质量单位是千克而不是克的主要原因。因此,千克成为唯一带有国际单位制词头的基本单位。

1879年,英国一家公司制造了3个圆柱体砝码作为国际千克原器的备选样品。1880年,经过对3个圆柱体砝码的多次测量和校准,证明了其中一个与千克档案中记录的质量一致。

1882年,这个砝码作为国际千克原器,由国际计量局保管。1889年,第一届国际计量大会将国际千克原器的质量定义为1千克。国际千克原器是一个高和底面直径均为39毫米的正圆柱体。它由铂铱合金制成,其中铂含量为90%,铱含量为10%,合金密度约为21500千克/米3。铂的稳定性符合千克原器的要求,铱可增强其耐腐蚀性。

1889年,国际计量局共复制了40个与国际千克原器同样尺寸的铂铱合金圆柱体砝码,经过与国际千克原器比对后,把其中的一些砝码分发给《米制公约》成员国作为国家基准,并保留了6颗作为官方复制品。

此外,国际计量局还保留了一些复制品作为工作基准以及特殊用途的基准。在第二次世界大战前,拥有国际千克原器复制件被视为国家荣耀；在二战期间,战胜国对战败国的惩罚之一就是夺取其国际千克原器的复制件。截至2016年,国际计量局制造的千克原器共110个。

从1889年到1989年的100年间,国际计量局以国际千克原器为参考对BIPM保存的6颗官方复制品和各个会员国的国家基准进行了3次周期比对验证。比对结果表明,6颗官方作证基准及其质量值变化了50微克。作为唯一实物基准的国际千克原器的稳定性受到科学家们的质疑,科学家们开始致力于质量单位的重新定义。

有科学家提出,可以使用自然界中的基本物理常数来重新定义质量单位。因为这些物理常数的定义不会改变,用它们来定义包括千克在内的基本单位,就再也不用担心随时间推移会影响单位的量值了。

此次确立的“千克”定义,也正是以量子力学中的普朗克常数为基准,其原理是将移动质量1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量。

对大多数普通人来说,国际单位制的变化不会对生活产生即时影响。原有的测量结果仍将是连续的、稳定的。因此,爱美的女士也不用担心自己体重会变重,买菜的大妈也不用担心买同样的菜会花更多的钱。

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