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为科技界服役130年 国际千克原器退休了

2018-11-17 03:17:34大公报
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图:国际度量衡局局长米尔顿拿着国际公斤原器的其中一件複製品/美联社

综合美联社、《华盛顿邮报》及英国《卫报》报道:多国科学家代表16日一致投票通过,更改国际度量衡单位“公斤”的标准依据,不再使用过去近130年使用的实体合金标准,改用更符合现代科学发展的物理常数“普朗克常数”重新定义。
 
在生活中,人们常常离不开利用度量衡单位“公斤”进行交易,不过,对於公斤的定义和定义手段却知之甚少。实际上,从1889年以来的一个多世纪里,全球都采用一个高尔夫球大小的铂铱合金圆柱体─国际公斤原器,作为一公斤的标准依据。由於该砝码的实际质量受灰尘等因素影响已经发生改变,科学界近年酝酿采用更符合科学标准的物理常数,对“公斤”进行重新定义。
 
16日,来自逾50个国家的代表,在法国凡尔赛召开的第26届国际度量衡大会上一致投票通过,将从明年五月起,开始采用物理学常数“普朗克常数”定义“公斤”单位,这也意味着国际公斤原器功成身退。此举虽然不会给人们的生活带来显着的影响,不过对於科学界和重要商业活动来说,料是一大福音。
 
表决时,在场的各国科学家们逐一喊出“赞成”,不停鼓掌,欢呼,有人还激动落泪。诺贝尔物理学奖获得者、美国物理学家威廉.菲利普斯表示,“这是自法国大革命以来,有关度量衡的最伟大革命。”
 
“大K”三层“金钟罩”加身
 
国际公斤原器又被称作“大K”(Grande K),由90%铂和10%铱两种耐腐蚀、不易氧化的金属制成,凡是和它一样重的物体就会被视为一公斤重,是全球贸易和科学研究中公认的衡量系统。
 
“大K”原件以及它的六个官方复制品,现存放在位於法国塞夫尔的国际度量衡局(BIPM)总部里,除了被三层密封玻璃罩子封住确保不会被氧化外,打开罩子的三把钥匙则分别掌握在三个不同的科学家手中,安保程度比罗浮宫的世界名画也不为过。
 
为了国际贸易层面的标准化需求,全球各国都曾向BIPM购买复制品,并每间隔约40年左右就会送回法国进行比对,确保国内的“原器”符合国际标准。中国也在改革开放后於1986年批准国际公斤原器作为国家质量基准。
 
与此同时,科学家们每一次取出法国的“大K”时都异常小心,进行清理时必须要使用沾有乙醇和乙醚的麂皮擦拭,再用经过两次蒸馏的水进行蒸汽清洗。虽然科学家已尽力保存,但百年来这个公斤原器仍因微量的灰尘、湿气、指纹油污或冷缩热胀等原因减少了约50微克,相当於一根睫毛的重量。质量的改变会使得科学测量不再准确,科学界早就考虑更新公斤的定义。
 
自然现象定义基本单位
 
从明年开始,一公斤将用物理常数“普朗克常数”的计算取而代之。普朗克常数是一个量子物理常数,用以描述能量与电磁波频率的关系,由长度、质量与时间决定,因此可以通过相关公式倒推公斤的定义。而“普朗克常数”本身的值将用“瓦特秤”(又称“基布尔秤”)进行测量,目前精确度达到10亿分之13。
 
国际度量衡局局长米尔顿表示,这是一个值得庆祝的时刻,通过参考科学定律、自然法则,衡量系统将会从根本上提供精准的数据,这一变化也将会给制造、制药、气候变化以及其他科学领域带来实际的应用。
 
国际单位制的七个基本单位,包括衡量长度的米、质量的公斤、时间的秒、电流的安培、温度的开尔文、物质量的摩尔数及光度的烛光,其中仅“公斤”是唯一用人工制品来定义的单位,其余的在多次修改后皆用自然现象定义。
 
“一公斤”度量衡
 

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