重新定义千克

一个臭名昭著不完美的测量标准获得了现代化改造

定义测量值的科学是一项奇特的追求,更是要固守那些不肯保持绝对静止的事物。在许多重要的基本量上,如时间和距离,我们已经非常接近精确了。我们通过在地球上任何地方的实验室都可以重现的方法和材料来实现这一点,就像任何已发表的研究都应该能够被一组科学同行所复制一样。秒的定义与铯原子的可预测辐射模式绑定。米的定义是激光在真空中传播的固定间隔。但是,千克仍然是过去的一个顽固的遗迹,由1879年制造的一块铂金定义,并与它的六个副本一起,保存在巴黎的一个金库里,置于一系列嵌套的钟罩之下。它是唯一一个仍基于实物参照的标准。这听起来一点也不具有国际可复制性。

千克的定义非常重要,因为它是国际单位制中许多其他测量值的基础,而国际单位制是我们普遍同意作为事实上的底线的系统。力的测量、压力的测量、功率的测量和能量的测量都直接建立在千克标准之上。法国的这块金属不仅无法重新制造,而且因为它是一个实物,所以随着时间的推移,它会因为暴露在大气中而增重或减重。

因此,世界各地的科学家们正在竞相重新定义千克,并摆脱其对国际千克原器(那块铂金)的依赖。其中一个最有希望的方法是由一个国际科学家团队制定的阿伏伽德罗项目。他们花费了超过三百万美元,制造了完全相同的硅球,重量精确为一千克。(关于他们如何做到这一点,有大量的细节;为了让你了解其精度,如果将这个球放大到地球的大小,它的最高点将略低于海平面八英尺。)

接下来的两年里,科学家们将一丝不苟地计算这些硅球中的硅原子数量,以得出一个新的、固定的千克定义,这个定义将由有限数量的硅原子来代表。这个新的定义可以在世界上任何有能力的实验室中复制或计算。它有望比巴黎金库里的那个(参照物)更加坚固。

 

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