我们定义Kilograms,Meters和Seconds的方式在5月20,2019上改变了

我们定义千克,米和秒的方式今天变化 新标准定义了5月20,2019的千克。 Shutterstock / Piotr Wytrazek

我们一直在测量东西 - 多长时间,多重,多热,等等 - 因为我们需要处理贸易,健康和知识等事情。 但是确保我们的测量结果比较苹果和苹果一直是一个挑战:如何知道我的公斤重量或米长是否与你的相同。

多年来一直试图定义测量单位。 但是5月20,2019 - 国际计量日 - 看到了 完整修订 那些标准发挥作用。

你不会注意到任何东西 - 你不会比前一天更重或更轻 - 因为过渡是无缝的。

只是七个基本单位的定义 SI (SystèmeInternationald'Unités,或国际单位制)现在与昨天完全不同。

我们定义千克,米和秒的方式今天变化 (SI)标准的新定义(千克),米(m),秒(s),安培(A),开尔文(K),摩尔(mol)和坎德拉(cd)。 BIPM, CC BY-ND

我们过去常常用来衡量

人类一直都能算数,但随着我们的进化,我们很快就开始测量长度,重量和时间。

埃及法老根据皇家前臂的长度(称为Royal Cubit)建造了金字塔。 这是由工程师们保存和颁布的,他们在死亡的痛苦中保持着标准。

我们定义千克,米和秒的方式今天变化 计量在行动 - 称重死者的灵魂和埃及皇家Cubit(黑棒)。 Brynn Hibbert

但是,随着时间的推移,肘不是一个固定的单位 - 按今天的尺度,它大约是半米,加上或减去几十毫米。

第一个通用十进制测量的建议是由1668的John Wilkins和伦敦皇家学会的秘书做出的。

法国大革命带来了实际行动的动力。 法国人制定了第一个长度和质量标准,在巴黎ArchédelaRépublique的六月22,1799上有两个铂金标准代表米和千克。

商定的标准

科学家支持这一观点,德国数学家卡尔弗里德里希高斯特别热衷于此。 17国家的代表通过签署协议来共同创建国际单位制 公约公约 五月20,1875,。

法国的街头信誉在法国 - 普鲁士战争中遭受了重创,而不是曾经的科学力量,它在圣云森林中提供了一座被殴打的城堡作为新系统的国际家园。

我们定义千克,米和秒的方式今天变化 SI的主页BIPM。 Brynn Hibbert(2012)

Pavilion de Breteuil仍然设有Bureau International de Poids et Mesures(BIPM),在两个保险箱和三个玻璃钟罩中放置公斤的国际原型(以下称为Big K)。

Big K是用于定义千克的抛光铂铱块,最终测量所有千克重量。 (原件只与三个几乎相同的副本进行了三次称重。)

我们定义千克,米和秒的方式今天变化 国际公斤原型(Big K)。 照片由BIPM提供

英国人在讨论中表现突出并提供了铂 - 铱公斤,但在1884之前拒绝签署该条约。

即便如此,新系统仅供科学家使用,日常生活以传统的英制单位测量,如磅和盎司,英尺和英寸。

美国当天签署了该条约,但后来却从未实际实施过该条约,它依旧悬挂在它自己版本的英制帝国制度上,而今天它仍然主要使用它。

然而,当火星气候轨道器(美国火星气候轨道器)时,美国可能已经在1999中做出了这个决定。MCO)在行动中失踪了。 该 报道事件,古怪地称为“不幸事件”(193.1的成本为1999百万美元),说:

[...]失去MCO航天器的根本原因是未能在轨道模型中使用的地面软件文件“小型部队”的编码中使用公制单位。

基本上,当火星进入轨道低于计划时,宇宙飞船在火星大气层中丢失。

新的SI定义

那为什么今天要改变呢? 以前定义的主要问题是,在 公斤,它们不稳定,对于电流单位,安培无法实现。

而且,从对正式副本的称重来看,我们认为Big K正在慢慢失去质量。

现在使用BIPM所称的“通用方式”定义所有单元显式常数“ 公式。

我们的想法是,我们采用通用常数 - 例如,真空中的光速 - 从现在开始将其数值固定在我们最佳测量值上,没有不确定性。

现实是固定的,数字是固定的,因此现在定义了单位。

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保持一致,然后开始倒计时到今天。 (所有技术细节都是 可在这里.)

澳大利亚帮助塑造了地球上最古老的宏观物体,一个用于测量地球的硅球 阿伏加德罗不变,固定数量的实体中的实体数量。 这现在定义了SI单位,摩尔,主要用于化学。

我们定义千克,米和秒的方式今天变化 澳大利亚国家计量研究所的Walter Giardini持有硅球作为Avogadro项目的一部分。 Brynn Hibbert

从标准到人工制品

什么是大K - 标准公斤? 今天,它成为具有重大历史意义的对象,可以权衡,其质量将具有测量不确定性。

从今天开始,使用普朗克常数来定义千克,这是量子物理学不会改变的。

现在的挑战是向人们 - 尤其是非科学家 - 解释这些新定义,以便他们理解。 将一公斤与金属块进行比较很容易。

技术上一公斤(kg)是 现在定义了:

[...]采用普朗克常数的固定数值 h 成为6.626 070 15×10 - 34 当以单位J s表示时,其等于kg m2 s - 1,仪表和第二个定义为 c 和ΔνCs.

关于作者

David Brynn Hibbert,分析化学荣誉教授, 新南威尔士大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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