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千克、安培的基准将更改我们的生活会变形走样？

2017-7-20 16:21:21 1707

0 计量的准确无误、不差毫发的重要性不言而喻。想想我们平日被短斤缺两的买卖骗了，真是气死人！更不要说计量，如长度、时间、温度等，是人类生活方方面面的基础，从日常生活到商业贸易，到建筑设计，到科学研究，再到太空探索等等。计量的基准有任何变更，将是牵一发而动全身，不容小觑。明年，4个常用的计量单位的基准将发生变革。它们是：1）质量的单位“千克”；2）温度的单位“开尔文”；3）电流的单位“安培”；4）物质的量的单位“摩尔”。2018年11月，国际度量衡大会在法国举行，将重新定义国际单位制（SI），取代现行的国际单位制的定义。为什么要重新定义国际单位？在这4个现行的国际单位中，只有质量单位“千克”是用实际物体来定义的。定义“千克”的是一块标准砝码，称作“国际千克原器”，它用90%铂和10%铱制作，存放在法国国际标准局保险箱内的。但这种实物基准易受环境影响，法国的国际千克原器过去100多年来增重了50微克，相当于一个直径为0.4毫米的小沙粒，这导致了与质量有关的测量出现偏差，不能满足现代高精尖科技发展的需求。国际千克原器（作为一千克的基准）。它放在真空封存的三层玻璃罩内。全球还有许多复制品，作为各国自己校正单位的标淮。怎样重新定义国际单位？因此，明年的国际度量衡大会将放弃实物基准，放弃国际千克原器，改用自然常数——普朗克常数作为基准，重新定义质量单位。普朗克常数用字母“h”来表示，相当于两个粒子能够交换的最小能量包或称量子。美国技术标准局的瓦特天平，用于测量普朗克常数余下的3个单位，开尔文、摩尔、安培，也将改用自然基本常数来定义：用玻尔兹曼常数定义开尔文，用阿伏加德罗常数定义摩尔，用基本电荷常数定义安培。为什么用量子作为新基准？一方面，20世纪以来量子科学的飞速发展，为建立更准确的计量基准提供了基础。另一方面，许多基本物理常数在实验中表现是不变的，用它来定义计量基准可达到极高的稳定性。一个典型的例子：真空中的光速是不变的，光在真空中的传播速度c就是一个基本物理常数。因此在1983年，国际单位“米”被光速基本常数（c）所取代，即光在真空中1/c秒内所经路程的长度，这样定义的长度计量基准原则上可以达到与时间基准相当的稳定度。我们的生活会受到影响吗？当普朗克常数用来表示质量时，我们的日常生活不会受到影响，比如：买半公斤胡萝卜、500毫克阿司匹林、一艘5万吨的游船等，千克仍然是千克，因为我们这时算的都是“大数”。但对专业实验室的高精检测，以及需要精确测量的工业制造领域来说，国际单位的新基准将发挥无比重要的作用。例如：它有助于开发出更先进、更精准的工业温度计，用于核动力堆等的尖端领域。另外，中国计量院党委书记兼副院长段宇宁说，“国际单位重新定义后，量子基准将取代实物基准，基本单位可实现独立复现、不再依赖于国际计量局。这将彻底改变世界计量格局。未来，国际计量局将不再是世界量值的唯一源头，主要发达国家和新兴发展中国家计量院将成为国际计量‘多中心’格局的主体。” 附：新旧国际单位定义对比（下图）。 0
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