【E.N.】再見,千克原器;歡迎你,新普朗克常數!

2021-01-07 騰訊網

北京時間昨天晚上9點過,第26屆國際計量大會(CGPM)投票一致通過了1號決議,批准了國際單位制基本單位定義的修改,新普朗克常數、玻爾茲曼常數、阿伏伽德羅常數、元電荷值成為單位標準。人類從此宣告與實物單位完全告別,進入了自然單位時代,見證歷史的時刻!

(圖片來源:BIPM Media)

在這次決議中,千克的舊定義和新定義分別是:

舊定義:1千克等於國際千克原器的質量。

新定義:千克,符號為kg,為國際單位制的質量單位,由普朗克常數的固定值h= 6.626 070 15 × 10^(–34) kg·m?/s 來確定。

除了質量單位千克以外,還有溫度單位開爾文、物質的量單位摩爾、電流單位安培的定義被同時改寫。至此,所有的基本物理量單位都由自然規律定義,不再依靠任何實際物質。

再見,千克原器;歡迎你,新普朗克常數!

前情介紹:

今天,有一場舉世矚目的會議,即將在法國凡爾賽召開,它就是第26屆國際計量大會(CGPM)。別看這會議名字不起眼,但它卻可能成為人類科學史上一座重要的裡程碑:人類從此告別最後一個實物單位——「千克原器」,迎來完整的自然單位時代!

從古至今,人類科技水平的發展都一直伴隨度量衡的進步。「米」「千克」「秒」這些司空見慣的單位大小,也在不斷地改進它們的定義和準確值。在古代,人們曾經用身體的一部分來規定長度;後來,用半個地球子午線的千萬分之一定義了「米」,再後來又製作了一把尺子——「米原器」作為米的標準;到現在,改為用「光在真空中行進1/299 792 458秒的距離」來準確定義米的長度,標誌著人類測量長度單位的一次次飛躍。

我們熟知的七個基本物理量裡,米、秒、安培、開爾文、摩爾、坎德拉……都有了從自然界物理規律來的定義,它們早已不再依靠某個特定的實物標準。

然而,唯獨「千克」例外。一直到今天,「1千克」的定義仍然是「等於國際千克原器的質量」。所謂「千克原器」,就是上面菌菌畫的圖上,天平左邊的那個圓柱體——它是一個鉑銥合金做的圓柱體,製作於一百多年前,並且人們規定它的質量就是「1千克」。這個舉世獨一無二的千克原器,就這麼靜靜地躺在法國巴黎的國際計量局中,規定了整個物理體系的質量標準。

對於這件事,(劃掉)有強迫症的(/劃掉)科學家們早就看不下去了,一直想為千克找一個自然的定義。經過曠日持久的拉鋸戰,到了2011年,CGPM同意改用一個物理常數來規定千克的準確值。叒經過了幾年的討論,終於在去年提出,質量單位千克由普朗克常數h= 6.626 070 15×10^(-34) m? kg/s來間接確定,並且交由2018年召開的第26屆國際計量大會表決。

也許有人會說,千克定義這麼準確有啥用,買菜又用不到普朗克常數……還有人會問,千克的定義變了,我的體重會輕一點嗎?(那真是想太美了)千克的定義雖然變了,但我們日常生活似乎並不會受到什麼影響,說來只有精密測量領域的科學家才值得關心這件事。但是別忘了,人類科技樹長到今天,一分一秒也離不開精密測量,而準確的單位就是精密測量的基石。舉個慄子,當你掏出手機連上GPS定位,在X了麼上點餐,半小時後就吃上了飯菜……這些司空見慣的操作,每一步都離不開精密測量這位幕後英雄。你看,買菜還真就用得上普朗克常數,雖然你並不知道他躲在哪裡。

今天(11月13日),就是這場會議開幕的日子。按照議程,會議將在本周五對1號決議——《關於國際單位制的重定義》進行表決。如果表決通過,那麼新的國際單位制將在2019年5月20日正式生效,千克原器將代表實物度量衡時代的「末代皇帝」走進歷史的博物館,人類將迎來新的自然單位時代。

現在就是我們見證歷史的時候,這麼想想是不是有點小激動呢!

既然這麼激動,

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    【綜合/觀察者網 陸雨聆】「1千克」到底有多重? 一個多世紀以來,這個國際標準質量單位都是由一塊高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體「大K」定義。但經不住歲月的侵蝕,這件原器已經難以適應現代的精密測量要求,重量早已不再是「1千克」了。 於是,它是時候該「退休」了。
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  • 1分鐘物理之1千克有多「重」?
    歷史上的1千克1791年規定:1立方分米的純水在4℃時的質量,並用鉑銥合金製成原器,保存在巴黎,後稱國際千克原器。1901年第3屆國際計量大會規定:千克是質量(而非重量)的單位,等於國際千克原器的質量。千克原器,又被人稱為「大K」,因為200多年來,都是用它來稱量世界,所謂「一砣稱天下」。
  • 剛剛「千克」被重新定義!大K從此成為歷史
    在所有基本單位中,千克最為特殊,它是最後一個還依賴物理實體進行定義的單位,但歷史即將翻開新的篇章。現在,國際千克原器將被棄用,千克將會基於普朗克常數重新定義,後者是來自量子物理的一個常數,與單個光量子或者說光子所攜帶的能量有關。為何要拋棄國際千克原器?
  • 國際千克原器因汙染增重 人體重比實際上輕一點
    國際千克原器  德國最新一期《計量學》雜誌刊載研究報告稱,作為標準質量單位的國際千克原器因表面遭汙染而略有增重。這意味著,你的體重比實際上輕,當然,輕的那點兒可以忽略不計。  微增重  國際千克原器是一個39毫米高、底面直徑也為39毫米的圓柱體。它由鉑銥合金製成,其中鉑含量為90%,銥含量為10%,合金密度約為21500公斤每立方米。  國際千克原器設立於1875年,保存在法國首都巴黎的國際計量局內。另有大約40個官方複製品分布於全球,用來定義千克。千克是國際單位制7個基本單位之一。
  • ——「千克」被重新定義
    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」。
  • 1千克的計量標準變了
    它說的是,「國際千克原器」要更換了,而不是千克量值發生變化。所謂的國際千克原器,其實就是下面這個,只有高爾夫球大小的玩意。在開這個會之前,人們把 4 攝氏度時 1 立方分米水的質量,叫做「1千克」。(soso聽著都覺得麻煩……)但是在會上,有人掏出了一個大寶貝。別想歪了,soso說的大寶貝,就是上面那個國際千克原器。
  • 質量單位「千克」被重新定義?一覺醒來發現自己變「重」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。定義「千克」的演變史:從實物到普朗克常量我們中學時代最初在物理課上學到的千克最初的定義是4 ℃時一立方分米水的質量。這個定義最初是在1799年由法國科學家提出,並且製作了純鉑的千克原器作為1千克的國際標準。之後由於發現了鉑銥合金具有更強的穩定性,1889年便用鉑銥合金代替了純鉑的千克原器,直到現在。
  • 歐拉公式的偉大之處在於整合了圓周率π和自然常數e
    如果讓我選一個世界上最偉大的數學公式,我一定會遠歐拉公式e^(πi)+1=0,無論物理還是數學,歐拉公式都如影隨形。歐拉把數學裡面最基本的五個常數用最簡單的方式整個在了一起。我們首先思考一個問題,古時候的人類,無論西方還是東方很早就開始計算圓周率的值,而更容易計算的自然常數e卻發現的很晚?
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    發光強度單位坎德拉:一光源在給定方向上發出頻率為 540×10s 的單色輻射,且在此方向上的輻射強度為(683)kg·m·s 時的發光強度質量單位千克:普朗克常數為6.62607015×10J·s 時的質量。國際千克原器「大K 」 丨圖片來源:BIPM在此前的定義中, 「千克」一直依託於國際千克原器「大K 」的質量。
  • 除了值的大小,我們對常數e到底知道多少?
    從中文上看,大致是這麼個意思:「數學常數e是自然對數的基礎」。但,不幸的是,這裡又引出了另一個概念「自然對數」。 如果嘗試在我們的增長公式中使用不同的n,由此得到的總回報,是會隨著n的增大而增大,但似乎又不是無限大下去,而這種趨勢會漸漸的慢下來。
  • 新標準來了,將顛覆你的認識
    我國目前使用的千克原器是於1965年從英國引進的,編號為No.60,在1986年被批准為國家質量基準。2018年11月16日,隨著新版國際單位制的誕生,這套人類社會使用上百年的法則從而被顛覆:重量、長度、電流、溫度等7大單位今後將由常數定義,國際千克原器也將退役。
  • 科斗要聞(11/11 - 11/17):千克重定義;雙 11 數據;斯坦·李去世;人人網賣身;谷歌李佳離職;3D 掃描;小扎回應
    在此次會議上,具體通過新定義的是千克、安培、開爾文和摩爾 4 個單位。今後,人類測量萬事萬物的所有單位都是基於物理學基本定律和常數定義。其中,千克之前是由 1889 年製造的一塊鉑銥合金鑄造的圓柱體定義的,即國際千克原器,而其他 3 個單位的定義則都與質量單位千克相關。新的定義將不再涉及實物,國際千克原器可能要退休了。
  • 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
  • 基於量子物理:「千克」概念被重新定義
    「千克」的概念肯定我們每個人都不會覺得陌生。但是你知道它是怎麼定義的嗎?美國在1879年複製的「千克」標準「大K」複製品。世界各主要國家都有一塊這樣的複製品,用做本國的質量基準,並需要定時運到巴黎,與「大K」進行質量誤差校對,極為不便在過去的大約130年間,國際上對於「千克」定義的標準,都是以國際千克原器「大K」的質量來作為原型參照的。所謂「大K」是一個鉑-銥合金圓柱體,被保存在位於巴黎的國際度量衡局(BIPM)總部,這個圓柱體的質量就是「千克」的標準定義。