重量單位竟然還能變化!——「千克」被重新定義

2020-11-24 新華網客戶端

常用的質量單位「千克」,與我們生活息息相關,是人們再熟悉不過的了。但如今,「千克」這一單位要被重新定義了。

為什麼要重新定義「千克」?

 

根據現行定義,1千克等於國際計量局保存的國際千克原器(IPK)的質量。國際千克原器是一塊高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體,別名「大K」。但國際計量局數據顯示,「大K」 服役近130年之後,其質量與各國保存的質量基準、國際計量局官方作證基準出現了約50微克的偏差。

鑑於實物本身的不穩定性,國際計量界一直致力於建立一個不依賴於實物原器的測量體系。20世紀以來,科學家測量了許多自然界基本常數,如光速和普朗克常數,準確度有極大的提高。他們發現這些常數比實物更加穩定,不會輕易發生變化,至少比實物穩定一百萬倍。

在2018年11月16日舉行的第二十六屆國際計量大會上,經包括我國在內的53個成員國集體表決,全票通過了關於「修訂國際單位制(SI)」的決議。未來,千克將以符號為h的普朗克常數定義,質量基本單位將會更加穩定,量值傳遞更加可靠。不用再擔心國際千克原器「大K」的質量發生變化,更不必擔心它如果丟失、損壞,可能給全球質量量值統一帶來災難。

未來,新的計量單位的復現將不再依賴「大K」。在新定義下,它取決於實驗方法。就我國來說,目前中國計量科學研究院已獨立建立了基於新定義的千克復現裝置,預計將於2019年獲得等效的千克定義量值。並且,中國計量科學研究院還成功研製了真空質量測量和質量標準傳遞裝置,可以保障未來我國質量量值與國際等效一致。

 

以普朗克常數重新定義的千克有什麼意義呢?

 

「千克」國際單位的重新定義,達到了全範圍準確性,為科學發現和技術創新提供了新的機遇,能催生新的測量原理、測量方法和測量儀器,譬如,集多參量、高精度為一體的晶片級綜合測量,不受環境幹擾、無需校準的實時測量,眾多物理量、化學量和生物量的極限測量等將成為可能,測量儀器儀表形態也將全面創新。

那麼,千克的「變化」是否會對我們的日常生活,如買菜、稱體重等產生影響呢?答案是不會。因為千克雖重新定義,但仍以現有千克量值為標準,兩者可實現無縫連接,兩種定義下的質量單位量值能保證連續性。

科技的發展使我們了解的世界更加廣闊,同時,我們的認知也在不斷發展,促進著社會進步。

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創,轉載時務請註明出處。

作者: 鄭玉婷   [責任編輯: 李浩]

相關焦點

  • 「1千克」重量即將被重新定義!你身上的肉肉重量會有變化嗎?
    1千克有多重你真的知道嗎?科學數據都需要一個衡量基準,化學上我們把碳12原子的12分之1作為一個基準的相對原子質量來衡量其它原子的質量,在長度上我們把光在真空區域內用299792458分之1秒的時間所經過的距離定義為1米,銫133原子基態的能階間躍遷所產生的電磁波周期的9192631770倍被定義為1秒。
  • 質量單位——千克的重新定義
    比對結果表明,6顆官方作證基準及其質量值變化了50微克。作為唯一實物基準的國際千克原器的穩定性受到科學家們的質疑,科學家們開始致力於質量單位的重新定義。有科學家提出,可以使用自然界中的基本物理常數來重新定義質量單位。因為這些物理常數的定義不會改變,用它們來定義包括千克在內的基本單位,就再也不用擔心隨時間推移會影響單位的量值了。
  • 千克被重新定義了,你的體重發生變化了嗎?
    第26屆國際計量大會決議,將千克、安培等4個國際單位制分別改由普朗克常數h、基本電荷常數e等基本物理常數來定義。並於2019年國際計量日(5月20日)起正式生效。屆時,國際單位制7個基本單位將全部由基本物理常數定義,量值的實現進入了量子化時代。為什麼要修改這些基本單位的定義?以後1千克還是1千克嗎?買菜的時候是多了還是少了?到底多重才是標準的1千克?
  • 千克原器退役!新標準重新定義千克
    11月16日,在新一屆國際計量大會上,科學家們通過投票,正式讓國際千克原器退役,改以普朗克常數(符號是h)作為新標準來重新定義「千克
  • 從今天開始 千克被重新定義 千克不再是我們熟悉的那個千克
    只要你讀過小學,對公斤這個重量的計量單位肯定十分熟悉。它又名千克,用字母kg,是國際單位制的7個基本單位之一。最初由法國科學院制定,原計劃是用克作為主單位並為之製作標準原器,然而當時技術能力有限,所以製作了克的1000倍的標準器,也就是千克標準原器,這也是國際單位制中質量單位是千克而不是克的原因。
  • 國際單位制迎來歷史性變革!「千克」被重新定義
    1千克到底多重呢?不少人聽到這個問題時,可能會陷入迷茫,1千克不就是1公斤嘛。可問題又來了,1公斤又是多重呢?其實,千克的定義能夠追溯到128年以前,科學家們將一個直徑與高度都為39毫米的鉑銥合金圓柱體作為1千克的標準重量,也就是人們所謂的國際千克原器。現在它還被保存在法國塞夫勒市的國際計量局中。
  • 重新「丈量」世界 ——千克等單位將被重新定義,國際單位制迎來...
    起初,測量單位是基於實物或物質的特性來定義的。以千克為例,其定義來自於一塊保存在國際計量局的鉑銥合金圓柱體,即「國際千克原器」(IPK)的質量,這個圓柱體就是世界上千克這個單位的基準實物。  但是,以實物作為基準,會遇到一個問題:這些實物會隨時間推移或環境改變而變化,不能滿足當今科學研究與技術應用對測量準確度的需要。
  • 千克/摩爾/安培等單位即將重新定義
    幾十年來,計量學家一直試圖停止使用「國際千克原器」。這是一個由鉑銥合金製成的圓柱體,126年在從法國巴黎郊外一個戒備森嚴的地下室裡對千克進行著定義。如今,看上去計量學家至少掌握了用基於數學常數的定義替代該圓柱體所需的數據。這一突破的到來恰逢其時。
  • 今天全世界重量定義要變了?原國際千克原器廢棄,新定義開始生效
    不過今年5月20日將意義非凡,標誌一個時代的結束和另一個新時代的開始,因為存放在法國巴黎的國際千克原器(IPK)將被廢棄,而新定義的重量單位將開始生效。國際單位制基本單位(SI)一共有7個,長度單位米,質量單位千克,時間單位秒,電流單位安培,熱力學溫度單位開爾文,物質的量單位摩爾,發光強度單位坎德拉。其中有四個單位並不是基於物理常數-普朗克常數,安培,開爾文,摩爾和千克。
  • 質量單位「千克」被重新定義?一覺醒來發現自己變「重」了…
    在2018年11月舉行的國際度量衡大會上,各個國家的代表將就是否採用安培、千克、開爾文、摩爾4個單位的新定義進行投票。日常生活中處處可見的的質量單位「千克」(kilogram)將有新定義了!自1889年以來,科學家給「千克」下的定義就是「國際千克原器的質量」,但是由於這枚合金秤砣在129年後出現了細微的鏽蝕,導致重量產生變化,比最初重了35微克。即便非常細微,但仍會影響到全球的測量系統。
  • 「千克」等4項基本單位被重新定義
    新華社巴黎11月16日電(記者張曼)第26屆國際計量大會16日通過「修訂國際單位制」決議,正式更新包括國際標準質量單位「千克」在內的4項基本單位定義。新國際單位體系將於2019年5月20日世界計量日起正式生效。
  • 科學界剛剛確定,重新定義千克單位(公斤),以後體重該這樣算了
    在一個多世紀100多年以來,人們一直都是按國際標準質量單位來定義千克(公斤),這個定義是由一個直徑≥1.535英吋(39mm)大小和高爾夫球差不多大的鉑銥合金圓柱體「大K」定義,雖然科學家們這麼長時間一直都是小心又小心的保護「大K」,但是還是受不了時間的侵蝕,這件原本定義千克單位的原器已經逐漸不能應對現在的精密測量了
  • 被重新定義的千克單位:這些統一的度量衡體系都是怎麼來的?
    而在新系統的情況下,只要使用合適的設備,重量校準在各地就能獨自完成,免去了我們到巴黎的長途跋涉。與IPK不同,基於普朗克常數的千克永遠不會發生變化,雖然國際千克的微小變化對超市裡香蕉的重量不會有太大影響,但在某些領域,比如藥品生產或監測工業汙染物,精確度是至關重要的(毫克甚至微克都很重要)。
  • 「千克」「安培」「米」「秒」等計量單位重新定義
    「千克」「安培」「米」「秒」等計量單位重新定義 新定義的國際計量單位5月20日起正式使用 對日常生活沒有影響,將為科研插上翅膀 華聲在線5月20日訊(湖南日報·華聲在線記者 奉永成) 5月20日是第20
  • 千克被重新定義,國際單位制迎來重大變革
    加之此前對時間單位「秒」、長度單位「米」和發光強度單位「坎德拉」的重新定義,至此,國際計量單位制的7個基本單位全部實現由常數定義。這是改變國際單位制採用實物計量的歷史性變革,是人類科學發展進步中的一座裡程碑。首先,我們需要了解什麼是國際單位制(SI)。
  • 「千克」瘦了,今天重新定義 會不會影響你買菜
    、坎德拉(發光強度)和千克(重量)。因此,千克量值的變化將影響整個SI單位體制的穩定性,其穩定性在SI體系中至關重要。而在新定義下,這樣的情況再也不可能發生了。新定義將採用普朗克常數的值定義。參與普朗克常數精確測量研究的李世松介紹,普朗克常數,是物理學中一個自然常數,而基本物理常數在自然界中具有極好的穩定性,可保證質量單位千克的長期穩定、不變。
  • 新型原子鐘有望重新定義「千克」單位
    我們使用的大多數單位,都是以精密的微觀測量為基礎的——比如1秒鐘的時間長度,就是用特定原子的某種規則振蕩來定義的。唯一的例外是質量的基本單位——千克,它是由保存在巴黎一個地下室中的一塊由鉑銥合金構成的圓柱體定義的。當然,還有一定數量被認為是一模一樣的複製品分布在世界各地。
  • 「千克」被重新定義 物理教材將修訂
    市場監管總局計量司司長謝軍在發布會上透露,明年5月20日起,中國將啟用新國際單位制,質量單位「千克」、電流單位「安培」、溫度單位「開爾文」、物質的量單位「摩爾」將改由基本物理常數重新定義。7個基本單位改由常數定義「2018年11月16日,貌似平淡無奇的一天,人類文明悄然度過了一個關鍵節點。」
  • 國際計量標準開啟新紀元 「千克」等4項基本單位被重新定義
    眾所周知的「1千克」這一質量單位由一個直徑和高度同約為39毫米的鉑銥合金圓柱體定義,即「國際千克原器」,外號為「大K」。「大K」原器保存在巴黎西郊一間地下儲藏室內。 法國塞夫勒的國際度量衡局(BIPM)每隔40年左右就會把「大K」取出來,在世界各地校準重量。
  • 見證歷史:千克等單位被重新定義,國際單位制進入「量子時代」
    11月16日,第26屆國際度量衡大會經過60個成員國代表的投票表決,重新定義了千克,新定義以普朗克常數為基準,有一百多年歷史的國際千克原器「大K」即將退出舞臺。安培、開爾文和摩爾的定義也被更新,這是國際單位制於 1960 年正式公布以來最大的一次調整。