千克、安培、开尔文、摩尔……这些人类描述和定义世间万物的标尺,今后将全部由“常数”定义。单位的定义改变了,会影响人们日常的生产生活吗?
国际千克原器
浙江在线12月12日讯(浙江在线编辑 金英磊)千克死了,千克永存。”国家市场监管总局11日召开国际单位重大变革新闻发布会,市场监管总局计量司司长谢军在发布会上表示,随着国际单位制迎来重大变革,从明年5月20日起,中国将开始使用新修订后的国际单位制。届时,“千克”不再依赖实物来体现,计量将会更加方便精准,其误差将可以“忽略不计”。
记者从发布会上了解到,谢军所指的“国际单位制历史性变革”,指的是前不久第26届国际计量大会上通过的一项决议。11月16日,在巴黎召开的国际计量大会上,包括中国在内的53个成员国表决通过“修改国际单位制(SI)”的1号决议。
根据决议,质量单位“千克”、电流单位“安培”、温度单位“开尔文”、物质的量单位“摩尔”等4个SI基本单位定义将由常数定义,于明年5月20日正式生效。。经过全球各国国家计量院的多年研究,国际测量体系将有史以来第一次全部建立在不变的自然常数上。
国际千克原器失准
改用不依赖物理实物的自然常数计量
根据现行定义,1千克精确等于国际计量局保存的国际千克原器(IPK)的质量。而国际千克原器则是一块高尔夫球大小的铂铱合金圆柱体,别名“大K”。
为了保证质量稳定,“大K”自诞生起一直被安放在巴黎郊区的一个保险箱里,并受到严密监控。“只有国际计量局局长、国际计量局主席、法国国家档案馆馆长同时在场,才能开启保险箱。” 中国计量科学研究院院长方向说,国际计量局各成员国按照一样的大小、原材料复制了若干个复制品,来保证全球计量标准的一致。中国计量科学研究院就保存了3个,目前有效的还有两个。
各国保存的复制品,会定期到国际计量局与“大K”进行校准,但130年之后,复制品的平均水平与“大K”发生了50微克偏差。
这其中,可能有复制品因存放、运输等问题而导致的质量变化,但也无法排除“大K”本身出现了质量漂移。“实物基准一旦制成,总会有一些不易控制的物理、化学过程使它的特性发生缓慢的变化。哪怕落上一粒尘埃,‘大K’保存的量值也会有所变化。至今,‘大K’的质量是否发生了变化,变化了多少仍是一个谜。” 方向说。
一个多世纪以来,国际基准质量单位都是由一块高尔夫球大小的铂铱合金圆柱体来定义。这个圆柱体学名“国际千克原器”,被人们亲切地称为“大K”,是1889年第一届国际计量大会赋予它的原器地位。
国际单位制变化
不会影响人们日常的生产生活
国际单位制重新定义后,会对日常生活产生什么影响呢?
“千克的定义变化了,我们的体重会变重吗?买菜会变贵吗?不会,你买一斤菜还是一斤菜。”方向说,对于大多数普通人,国际单位制的变化不会对生活产生影响。
方向表示,虽然“安培”的复现方法将使用新的固定基本电荷,将导致10-7的变化,但只会影响最高级别的校准实验室,对实际使用没有影响。
既然测量单位的变化如此微妙,重新定义国际单位制有何意义呢?
“这就如同我们给房子换了一个更加坚固的地基,并不太会直接影响我们生活起居,但它实际上已经发生了‘脱胎换骨’的变化,使得房子更耐久。”谢军说。
他解释道,以前,最准确的千克只有1千克一种,要对一个大于1千克的物体称重,需要将1千克进行重复累加;对一个小于1千克的物体进行称重,则需要将1千克进行分割。而无论累加还是分割的过程都会给量值的准确性带来损失。新的定义则不受限制,可实现全范围的准确性。
“得益于更高的测量准确度,将直接促进市场公平交易,实现精准医疗,改善节能环保等。比如在航空领域,我们将可以测量极高、极低温度的微小变化,从而更加准确地监测航天器表面的温度变化”谢军说。
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中学物理教科书将改写
“这是改变国际单位制采用实物计量的历史性变革,也将成为人类科学发展进步中不会被忘记的一座里程碑。”谢军指出,这次国际单位制的成功变革,将保证SI长期稳定性和环宇通用性,也将开启任意时刻、任意地点、任意主体根据定义复现单位量值的大门。
谢军说,就像1967年,用原子的特性修订了时间单位“秒”的定义,使我们在几十年后的今天拥有了卫星导航和互联网技术一样,“千克”等4个国际单位制的重新定义,将在未来对人类科学、技术、贸易、健康、环境等领域产生重大而深远的影响,而现在我们对这些影响的预判和认为,可能是未知远远大于已知。
一个近在眼前的影响是,中学物理教科书需要相应修订。记者获悉,目前,国家市场监管总局有关部门正与教育部进行沟通,争取早日将新的国际单位制定义写入中学教材。
(综合新华社、北青网、人民日报等报道)