对自己的体重不满意？来重新定义质量吧！

美国国家标准与技术研究院有位物理学家曾经说过：“如果有人打了个喷嚏，喷到了千克基准器上，那么世界上所有的质量就会立刻全错掉。”

他说的这东西是个圆柱，有时候被称作“大K”(Le Grand K)。它被安置在巴黎的一个地下室里，被人们像无价之宝一样对待。这个世界上任何测量到的质量——从你和你买的菜，到太阳系外的行星乃至星系，都要追溯到这个已经126岁的铂铱合金圆柱体：国际千克原器。科学和工程各个领域的所有研究人员都必须相信一件事，那就是他们所依据的参考点和任何一位科学家工程师都是相同的。没有这个圆柱体，就没有参照。

 

 

国际千克原器是所有千克的标准，科学家们不惜一切代价避免把它暴露在肮脏的空气和手掌之下——尤其要避免有人对着它打喷嚏。

自国际千克原器问世以来，每过上几十年，科学家们都要把它从保护罩里取出来，用清洁溶剂对它进行清洁，用蒸汽把它洗干净，并且仔细地检查它的重量。科学家们要验证的是，保存在同一个地下室里的六个官方复制品质量仍然完全相同。

自1889年以来，国际千克原器已经经历了三次校对，大约隔四十年一次。1992年，灾难降临了：科学家们在比较第二次和第三次测量的结果时发现，要么是原件丢失了五十微克(相当于一粒沙子)的质量，要么就是复制品增加了这些质量。尽管差距很微小，这些测量结果也足以说明出“千克并不稳定”，彼得•莫尔(Peter Mohr)说。他是一位致力于重新定义度量基本单位的物理学家。

因此，许多科学家认为，把一个圆柱体放得如此重要，简直是耻辱;更别提它还有可能给科学实践带来毁灭性破坏。正如2014年的挪威电影《一千零一克》所说:“人类决定重量的定义，但同样重要的是要知道，重量的定义将如何影响人。

幸运的是，这一切即将改变。

用恒定不变度量世界

如果我们改用自然界的基本常数，大K和它的复制品带来的问题都将不复存在。因为基本常数按照定义就是恒定不变的(不考虑某些新物理学体系)，所以能用来定义所有的基本度量单位，包括千克，而不至于连偶尔一个喷嚏都无法承受。物理学家理查德•戴维斯(Richard Davis)表示，这将在2018年成为现实——他在国际度量衡局任职，这个组织负责官方定义国际标准度量单位。

一些基本单位其实已经升级了。比如“秒”，过去被定义为一天的几分之一，但现在是用铯原子的电子发生一次能级跃迁所需要的时间来定义的。“米”也比过去更酷炫了。十八世纪末，法国科学院将“一米”定义为北极点到赤道，沿穿过巴黎的子午线距离的千万分之一。大约一百年后，“一米”成了一块特定的铂铱合金棒的长度。在最近一次重新定义中，也就是1983年，“一米”被定义为光在真空中走299792458分之一秒的距离。这一次，米和光速——一个自然界基本常数联系了起来。坎德拉，发光强度的基本单位，曾经取决于一种特殊蜡烛的亮度。现在它也与光速联系了起来。

 

 

其它的单位也很快会照办：电流的单位“安培”会和元电荷e联系在一起，而不再用一个涉及无限长平行导体的假想实验。温度的基本单位开尔文也将不再取决于水的固有属性，而是由玻尔兹曼常数决定——这个基本常数将温度与单个粒子的能量联系起来。还有摩尔，“物质的量”的基本单位，也不再和一团任意的碳十二原子有什么关系，阿伏伽德罗常数(6.02x10^23)将会取而代之。

去年，作为这场度量单位重定义进程的一部分，大K有史以来第四次被从固若金汤的地下室里拿了出来。这就是被度量衡局称作是“非同寻常的校准”的开端——这个圆柱体被拿来和它自己的复制品相比较(它似乎没有失去更多的重量)，接下来，它将会被用来校准确定重量的新装置，新装置将会建立在普朗克常数的基础上——一个量子力学中将光子的能量和频率联系在一起的基本常量。

一旦一千克有多重建立在了普朗克常数的基础上，大K就会被淘汰了。

国际度量衡局的局长马丁•弥尔顿(Martin Milton)介绍说：“这场最终测试的目的在于确保新定义和旧定义得出的实验结果相同。”在那之后，这块备受尊崇铂铱合金圆柱体可能还会被用在某些研究中，因为它仍然具有官方定义的一千克物体应有的重量。但它将不再是质量定义独一无二的化身了——或者据一些人认为，耻辱的化身。

国际千克原器的未来仍不明朗;也许它会被陈列在某个博物馆里。或许，在有人搅动它身上的积灰时，终究还是会打个喷嚏喷在它身上。(编辑：Ent)

 

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