四个我们熟悉的基础单位即将被改写

原理2020-10-17 16:17:47

原文以New definitions of scientific units are on the horizon为标题发布在2017年10月18日的《自然》新闻上。

原文作者:Elizabeth Gibney


计量学家即将改变科学家测量宇宙的方法。


科学单位的新定义马上就要来了。这是1960年国际单位制(SI)出现以来最大的一次更新。委员会将基于物理常数——而非抽象标准或任意选定的衡器——重新定义四个基础单位:安培千克开尔文摩尔。国际度量衡局在10月16-20日巴黎附近召开的会议上审核这项计划。会议的推荐方案将于2018年11月提交给负责监管SI的国际度量衡大会。若获得批准,新标准将于2019年5月实施。


○ 球形的纯硅可以用来定义单位“摩尔”。   | 图片来源:Natl. Phys. Lab., UK


千克目前的定义是某块现存于巴黎金库中的金属的质量。电流单位安培则是根据一场假想实验中两根无限长导线之间的作用力定义的。摩尔目前的定义是基本微粒个数与0.012千克碳12中原子数量一致的系统中物质的量。开尔文的定义则基于水的三相点,即水、冰、蒸汽达到热力学平衡共存时的温度和压强。未来,这四个单位会以物理常数为基础重新计算。例如,安培会以电子电荷为基础。


重定义并不会影响到日常测量。但是对需要最高测量精度的那些科研工作者来说,重定义后的方案允许他们以多种方式,在任何时间,任何地点,以任何规模进行测量而不会损失任何精度。



目前的问题


对于日常规模的测量而言,目前的国际单位制定义已经足够了。但是对现代科学中的极端场景来说,SI这套工具就很糟糕。计量学家们还认为,基于特定的点或材料来定义单位既不简洁又可能会造成麻烦。




测量技术


在更新后的国际单位制下,研究者们可以使用多种实验手段将物理常数和所测量的单位联系起来。







Nature|doi:10.1038/550312a


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