自 2019 年 5 月 20 日起，千克的定义采用了新的标准。 Shutterstock/Piotr Wytrazek
我们无时无刻不在测量各种东西——长度、重量、温度等等——因为在贸易、健康和知识等领域，我们需要这样做。但如何确保我们的测量结果具有可比性却一直是个难题：如何判断我的公斤重量或米长度与你的是否相同？
多年来，人们一直在尝试定义计量单位。但截至2019年5月20日—— 国际计量日 ——看到 完整修订 这些标准开始发挥作用。
您不会注意到任何变化——您的体重不会比前一天更重或更轻——因为过渡过程是无缝衔接的。
仅仅是七个基本单位的定义 SI 国际单位制（Système International d'Unités）与昨天相比已经完全不同了。
千克 (kg)、米 (m)、秒 (s)、安培 (A)、开尔文 (K)、摩尔 (mol) 和坎德拉 (cd) 的 (SI) 标准的新定义。 BIPM, CC BY-ND
我们过去是如何测量的
人类一直都有计数的能力，但随着人类的进化，我们很快就发展到能够测量长度、重量和时间。
埃及法老下令按照王室前臂的长度（称为皇家肘尺）建造金字塔。这一标准由工程师祭司们维护和推广，他们违者将被处死。
计量学的应用——称量死者的灵魂和埃及皇家肘尺（黑杖）。 布林·希伯特
但肘尺并不是一个固定的单位——按今天的标准来看，它大约是半米，上下浮动几十毫米。
1668 年，时任伦敦皇家学会秘书的约翰·威尔金斯首次提出了通用十进制度量衡的建议。
法国大革命带来了采取实际行动的动力。1799 年 6 月 22 日，法国人在巴黎共和国档案馆设立了两个铂金标准，分别代表米和千克，从而确立了长度和质量的最初标准。
双方认可的标准
科学家们支持这一想法，其中德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯尤为热衷。17个国家的代表齐聚一堂，签署了《国际单位制宪章》，共同创建了国际单位制。 米制公约条约 五月20，1875，。
法国在普法战争中声誉受损，不再是昔日的科学强国，于是提供了一座位于圣克卢森林的破旧城堡，作为这套新系统的国际总部。
国际计量局（BIPM），国际单位制（SI）的发源地。 布林·希伯特（2012）
布勒特伊馆 (Pavilion de Breteuil) 仍然是国际计量局 (Bureau International de Poids et Mesures) 的所在地 (BIPM），其中存放着国际千克原型（以下简称“大K”），它被放置在两个保险箱和三个玻璃钟罩中。
“千克”是一块抛光的铂铱合金块，用于定义千克，所有千克砝码最终都以此为基准进行测量。（原件仅与若干个几乎完全相同的复制品进行过三次称重。）
国际千克原型（大K）。 照片由国际计量局提供。
英国在谈判中发挥了重要作用，并提供了铂铱合金，但直到 1884 年才拒绝签署该条约。
即使到了那时，这套新系统也只被科学家使用，日常生活仍然使用传统的英制单位，如磅和盎司、英尺和英寸。
美国当天签署了该条约，但之后从未真正执行过，而是坚持采用自己版本的英国帝国体系，并且至今仍主要沿用该体系。
然而，美国可能在1999年对这一决定感到后悔，当时火星气候探测器（MCO）在行动中失踪。 就此事提交报告这场被戏称为“事故”（1999 年损失达 193.1 亿美元）的事件说道：
[…] MCO 航天器失事的根本原因是，在用于轨迹模型的地面软件文件“Small Forces”的编码中未能使用公制单位。
实际上，这艘航天器在进入火星轨道时，由于轨道高度低于计划，而迷失在了火星大气层中。
新的SI定义
那么，今天为什么要做出改变呢？之前定义的主要问题在于，就……而言 公斤它们不稳定，而且对于电流单位安培来说，也无法实现。
通过与官方版本的比较，我们认为大K的质量正在慢慢下降。
现在所有单位都采用国际计量局（BIPM）所称的“通用”方式进行定义。显式常数配方。
其理念是，我们选取一个普遍常数——例如，真空中的光速——并从现在开始将其数值固定为我们最佳测量值，不再存在不确定性。
现实是固定的，数字是固定的，因此单位也已确定。
因此，我们需要找到七个常数，并确保所有测量结果在测量不确定度范围内一致，然后开始倒计时，直到今天。（所有技术细节均已提供） 可在这里.)
澳大利亚参与制造了地球上最圆的宏观物体——一个用于测量半径的硅球。 阿伏伽德罗常数物质的量是指一定量物质中所含的分子数量。这定义了国际单位制（SI）单位“摩尔”，该单位广泛应用于化学领域。
澳大利亚国家计量研究院的沃尔特·贾尔迪尼手持硅球，这是阿伏伽德罗计划的一部分。 布林·希伯特
从标准到制品
那么，标准千克呢？如今，它已成为一个具有重大历史意义的物体，可以被称量，但其质量测量存在不确定性。
从今天起，千克的定义将采用普朗克常数，这是量子物理学中不变的常数。
现在的挑战在于如何向人们——尤其是非科学人士——解释这些新定义，让他们能够理解。把千克比作一块金属块就很容易理解。
严格来说，千克（kg）是 现在定义:
[…] 通过取普朗克常数的固定数值。 h 为 6.626 070 15 × 10 - 34 以 J·s 为单位表示时，J·s 等于 kg·m。2 s - 1其中，米和秒是根据以下方式定义的： c 和 ？？Cs.
关于作者
David Brynn Hibbert，分析化学荣誉教授 新南威尔士大学
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