我們定義Kilograms,Meters和Seconds的方式在5月20,2019上改變了

我們定義千克,米和秒的方式今天變化 新標准定義了5月20,2019的千克。 Shutterstock / Piotr Wytrazek

我們一直在測量東西 - 多長時間,多重,多熱,等等 - 因為我們需要處理貿易,健康和知識等事情。 但是確保我們的測量結果比較蘋果和蘋果一直是一個挑戰:如何知道我的公斤重量或米長是否與你的相同。

多年來一直試圖定義測量單位。 但是5月20,2019 - 國際計量日 - 看到了 完整修訂 那些標準發揮作用。

你不會注意到任何東西 - 你不會比前一天更重或更輕 - 因為過渡是無縫的。

只是七個基本單位的定義 SI (SystèmeInternationald'Unités,或國際單位制)現在與昨天完全不同。

我們定義千克,米和秒的方式今天變化 (SI)標準的新定義(千克),米(m),秒(s),安培(A),開爾文(K),摩爾(mol)和坎德拉(cd)。 BIPM, CC BY-ND

我們過去常常用來衡量

人類一直都能算數,但隨著我們的進化,我們很快就開始測量長度,重量和時間。

埃及法老根據皇家前臂的長度(稱為Royal Cubit)建造了金字塔。 這是由工程師們保存和頒布的,他們在死亡的痛苦中保持著標準。


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我們定義千克,米和秒的方式今天變化 計量在行動 - 稱重死者的靈魂和埃及皇家Cubit(黑棒)。 Brynn Hibbert

但是,隨著時間的推移,肘不是一個固定的單位 - 按今天的尺度,它大約是半米,加上或減去幾十毫米。

第一個通用十進制測量的建議是由1668的John Wilkins和倫敦皇家學會的秘書做出的。

法國大革命帶來了實際行動的動力。 法國人制定了第一個長度和質量標準,在巴黎ArchédelaRépublique的六月22,1799上有兩個鉑金標準代表米和千克。

商定的標準

科學家支持這一觀點,德國數學家卡爾弗里德里希高斯特別熱衷於此。 17國家的代表通過簽署協議來共同創建國際單位制 公約公約 5月20,1875。

法國的街頭信譽在法國 - 普魯士戰爭中遭受了重創,而不是曾經的科學力量,它在聖雲森林中提供了一座被毆打的城堡作為新系統的國際家園。

我們定義千克,米和秒的方式今天變化 SI的主頁BIPM。 Brynn Hibbert(2012)

Pavilion de Breteuil仍然設有Bureau International de Poids et Mesures(BIPM),在兩個保險箱和三個玻璃鐘罩中放置公斤的國際原型(以下稱為Big K)。

Big K是用於定義千克的拋光鉑銥塊,最終測量所有千克重量。 (原件只與三個幾乎相同的副本進行了三次稱重。)

我們定義千克,米和秒的方式今天變化 國際公斤原型(Big K)。 照片由BIPM提供

英國人在討論中表現突出並提供了鉑 - 銥公斤,但在1884之前拒絕簽署該條約。

即便如此,新系統僅供科學家使用,日常生活以傳統的英制單位測量,如磅和盎司,英尺和英寸。

美國當天簽署了該條約,但後來卻從未實際實施過該條約,它依舊懸掛在它自己版本的英制帝國製度上,而今天它仍然主要使用它。

然而,當火星氣候軌道器(美國火星氣候軌道器)時,美國可能已經在1999中做出了這個決定。MCO)在行動中失踪了。 該 報導事件,古怪地稱為“不幸事件”(193.1的成本為1999百萬美元),說:

[...]失去MCO航天器的根本原因是未能在軌道模型中使用的地面軟件文件“小型部隊”的編碼中使用公制單位。

基本上,當火星進入軌道低於計劃時,宇宙飛船在火星大氣層中丟失。

新的SI定義

那為什麼今天要改變呢? 以前定義的主要問題是,在 公斤,它們不穩定,對於電流單位,安培無法實現。

而且,從對正式副本的稱重來看,我們認為Big K正在慢慢失去質量。

現在使用BIPM所稱的“通用方式”定義所有單元顯式常數“ 公式。

我們的想法是,我們採用通用常數 - 例如,真空中的光速 - 從現在開始將其數值固定在我們最佳測量值上,沒有不確定性。

現實是固定的,數字是固定的,因此現在定義了單位。

因此,我們需要找到七個常數,並確保所有測量結果在測量不確定度範圍內保持一致,然後開始倒計時到今天。 (所有技術細節都是 可在這裡.)

澳大利亞幫助塑造了地球上最古老的宏觀物體,一個用於測量地球的矽球 阿伏加德羅不變,固定數量的實體中的實體數量。 這現在定義了SI單位,摩爾,主要用於化學。

我們定義千克,米和秒的方式今天變化 澳大利亞國家計量研究所的Walter Giardini持有矽球作為Avogadro項目的一部分。 Brynn Hibbert

從標準到人工製品

什麼是大K - 標準公斤? 今天,它成為具有重大歷史意義的對象,可以權衡,其質量將具有測量不確定性。

從今天開始,使用普朗克常數來定義千克,這是量子物理學不會改變的。

現在的挑戰是向人們 - 尤其是非科學家 - 解釋這些新定義,以便他們理解。 將一公斤與金屬塊進行比較很容易。

技術上一公斤(kg)是 現在定義了:

[...]採用普朗克常數的固定數值 h 成為6.626 070 15×10 - 34 當以單位J s表示時,其等於kg m2 s - 1,儀表和第二個定義為 c 和ΔνCs.

關於作者

David Brynn Hibbert,分析化學榮譽教授, 新南威爾士大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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