我们的基本计量单位即将被重新定义

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我们最终将在2018年底得到一个急需的升级我们的单位系统。按照新提议,所有七个基本的测量单位将被重新定义,使用恒定的自然性质,例如光速,而放弃目前的主观价值。

这一改变是在当前测量系统存在精度问题后提出的。最明显的是公斤的价值.目前,千克被认为是1000克或2.2磅,它的价值完全取决于国际原型千克(IPK),或称“Le Grand K”,这是一个由90%铂和10%铱组成的固体块,存放在法国的一个玻璃拱顶中。

图片致谢:howequipmentworks
图片致谢:howequipmentworks

问题是,尽管所有的千克副本都依赖于这个块,但原始块本身会随着时间的推移而变化。在过去的几十年里,尽管采取了各种隔离措施,但固体的质量还是略有增加,这让科学家非常愤怒,因为他们所有的计算都是基于千克保持不变。

因此,鉴于这个问题,国际重量与测量委员会正式提出了国际标准单位的新定义,该定义将在2018年底的第26届重量与测量大会上最终确定。

除了公斤,另外四种计量单位将得到升级,其他三项亦会在新建议下作出轻微更改。

千克的国际原型/出处:维基百科
公斤/学分的国际原型:维基百科

自从科学家们努力在普朗克常数的值上达成共识以来,这一改革已经进行了50多年。普朗克常数与粒子的能量与频率的比值有关。这个数值一直存在争议,但在2014年,研究人员最终就普朗克常数的值达成了一致,这意味着SI单元的大修终于可以实现了。

电流单位安培也将进行大修。目前安培的定义如下:

“安培是这样一种电流,当它流经两根无限长、无限细的导线时,它们之间的距离恰好为1米,就会产生一定量的力。”

这个问题从这个表述中是不言而喻的,因为无限长和无限细的电线是不可能产生的,这意味着没有人真正知道1安培的确切值应该是多少。根据新的提议,安培的定义将基于电子和质子的电荷量,这是可以客观测量的。

开尔文,目前定义为水的三点;将通过将其与玻尔兹曼常数的精确值联系起来重新定义。摩尔也可以用阿伏伽德罗常数来重新定义。

图片来源:Emilio Pisanty/Wikimedia
图片来源:Emilio Pisanty/Wikimedia

在上图中,C光速(定义一米)??Cs是铯原子钟的滴答声(定义一秒),h是普朗克常数(定义一千克),N一个是阿伏伽德罗常数(定义摩尔),Kcd是光效(定义坎德拉,光强单位),kB是玻尔兹曼常数(定义开尔文),和e是基本电荷(定义安培)。

那么这将如何改变我们的日常生活呢?老实说,不会有太大的变化,因为这些变化对我们的日常工作影响很小。但对科学家来说,这是一件相当大的事情,是“一生中只有一次的事件”。

美国国家标准与技术研究所的Stephan Schlamminger在一次采访中说:“在基础上有一个发际线的裂缝,你不能在这个基础上建造爱游戏ayx体育你的物理大楼。新单元将基于现代物理理解,包括量子力学定律和爱因斯坦的狭义相对论。”

瓦特天平,用来测量普朗克常数的国际标准千克。/学分:维基百科
瓦特天平,用来测量普朗克常数关于国际原型公斤。/学分:维基百科

这是一次重要的革新,因为它将提高研究人员的计算精度,同时避免长时间重新定义数值的需要,除非我们突然发现自然常数,如光速和普朗克常数都是变量。

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