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摘要：锁在一个需要三把钥匙才能打开的金库里，在巴黎西南部的塞弗雷斯镇，有一公斤重。实际上，它是千克，是千克的国际原型，其他所有千克都必须测量的千克，LeGrandK。这瓶铂铱合金放在三个保护玻璃铃下，在温度和湿度控制的环境中，放在一个保险箱里，还有六个正式副本，盖瑟斯堡国家标准与技术研究所（NIST）的物理学家斯蒂芬·施拉明格（StephanSchlamminger）说：“如果你把它扔下去，它仍然是一公
锁在一个需要三把钥匙才能打开的金库里，在巴黎西南部的塞弗雷斯镇，有一公斤重。实际上，它是千克，是千克的国际原型，其他所有千克都必须测量的千克，Le Grand K。这瓶铂铱合金放在三个保护玻璃铃下，在温度和湿度控制的环境中，放在一个保险箱里，还有六个正式副本，盖瑟斯堡国家标准与技术研究所（NIST）的物理学家斯蒂芬·施拉明格（Stephan Schlamminger）说：
“如果你把它扔下去，它仍然是一公斤，但整个世界的质量都会改变。”，马里兰。
IPK每40年左右才从保险库中出现一次，当时使用高尔夫球大小的钢锭（1889年以来的定义是1公斤）来校准与世界各国共享的副本。但有个问题。在IPK的保险库里有六个témoin，或“证人”——官方副本。多年来，很少有人测量过“大K”和它的目击者，这证明了IPK的质量“漂移”，
是千克（IPK）的国际原型。（图片由BIPM提供）大多数证人现在的体重比IPK稍重一微克，或百万分之一克（尽管许多副本一开始更大）。你可以说IPK正在减重，但你不能这么说，因为IPK是一公斤不变的。此外，物理学家甚至不知道IPK是否在长期内失去质量或增加质量，只是它在缓慢漂移是由于难以察觉的大量物质聚集在空气中，或在称重过程中被擦掉，或在IPK的一次细致的沐浴过程中被污染在银色表面上，这种微小的漂移引起了科学家们的许多头痛，更不用说那些依赖于小而精确的质量测量的行业了，比如制药行业。
“目前，千克是根据特定物体的质量来定义的，”伦敦南部国家物理实验室（NPL）的伊恩•罗宾逊说。“如果那东西被破坏或改变了，那就太尴尬了。”
是NIST的IPK铂铱复制品之一，K92，背景是不锈钢千克质量。（Jennifer Lauren Lee/NIST）幸运的是，世界上的计量学家有一个解决方案：用自然的、普遍的常数重新定义千克。国际单位制（SI）中的大多数单位都是根据普遍常数来定义的，例如米，它是以光速在真空中以每秒1/299792458的速度行进的长度。当然，这个定义依赖于第二个，即9192631770个电磁辐射特定频率周期（在本例中是微波）的持续时间，该周期导致铯-133原子的外电子跃迁（从“自旋向上”的量子测量切换到“自旋向下”，“或者反之亦然”。
但是公斤，一个神器定义的最后一个剩余单位，一直顽固地 ... 重新定义直到现在。11月16日，在第26次度量衡大会上，来自60个会员国的代表将齐聚塞弗雷斯，投票决定根据普朗克常数重新定义千克，普朗克常数是一个将光波频率与光波中光子能量联系起来的数字。国际度量衡局（BIPM）的物理学家理查德戴维斯（Richard Davis）表示，“他们预计会占绝大多数。”
（更新：2019年5月20日，国际单位制改革正式生效，包括对千克、安培、开尔文和
马克斯·普朗克和阿尔伯特·爱因斯坦1879年，IPK由伦敦的贵金属公司Johnson Matthey铸造在启蒙运动的推动下，当科学家们开始解开宇宙的物理约束时，很明显，不同的测量标准对物种的进化构成了严重的障碍。在18和19世纪，科学家遍布全球，测量从地球的精确形状到到太阳的距离，每一次德国的拉赫特（大约两米，视地区而定）不得不被削成一个英国的院子（它的大部分存在也各不相同），“不确定性”和“混乱”充斥。“KDSPE”是第一米标准的一个副本，它被密封在巴黎VaGeRADE 36路的一个建筑物的地基上。（Ken Eckert/Wikimedia Commons CC 4.0）
法国终于发生了一场革命，不仅是政治上的，还有措施上的。随着18世纪接近尾声，据估计，法国王国拥有约25万个不同的单位，这使得不可能跟踪所有单位。在法国大革命开始时成立的国民制宪会议的敦促下，法国科学院着手建立一个新的长度单位，作为国家的官方测量标准：米，
是由法国数学家和天文学家让·巴普蒂斯特·约瑟夫·德兰布雷（Jean-Baptiste-Joseph Delambre）和皮埃尔·梅卡恩（Pierre Méchain）率领的一个测量探险队，对从敦刻尔克（Dunkirk）到巴塞罗那（Barcelona）的部分长度进行三角测量，以计算新的米数。1798年完成了测量工作，新标准很快在法国被采用。
这一米代表了基本的测量单位，定义了升（1000立方厘米）甚至千克（一公升水的质量）。到1875年，全世界都准备采用公制，当年的《米公约》有17个国家的代表签署了《米条约》，成立了国际度量衡局，并规定了用铂铱合金铸造的新的质量和长度标准，为世界定义米和千克。
但是作为20世纪的一股浪潮，普朗克和爱因斯坦等科学家开始探索牛顿物理学的结构，在浩瀚的宇宙和原子的基本原理中发现新的规律，测量系统需要相应地更新。到1960年，国际单位制出版，世界各国建立了计量机构，不断完善我们七种基本计量单位的官方定义：米（长）、千克（质量）、秒（时间）、安培（电流）、开尔文（温度），摩尔（物质的量）和坎德拉（光度）。
是由纯硅-28原子组成的阿伏伽德罗球体。气象学家通过测量球体的体积和单个硅-28原子的体积，可以测量球体中单个原子的质量，提供了一种计算摩尔中原子数的 ... ，称为阿伏伽德罗数，可以用来计算普朗克常数。（图片由BIPM提供）从这些基本单位，所有其他单位可以计算。速度的测量单位是米每秒，可以转换成英里每小时和其他速度；电压的测量单位是安培电流和电阻欧姆；码的定义现在与米的0.9144成正比。
今天，和18世纪一样，改进这种测量 ... 的问题处于最前沿科学能力。尽管对千克的重新定义不太可能改变你的日常生活，但定义一个更精确的测量系统的最终效果往往是广泛而深刻的。
以第二个为例。自1967年以来，秒的定义一直是基于微波激光的频率，如果没有这种精度，GPS技术将是不可能的。每颗GPS卫星都有一个原子钟，这对于修正时间过得无穷无尽但可测量缓慢的事实至关重要从阿伏伽德罗的数字中，我们可以通过已知的方程计算出普朗克方程。
“你需要两种 ... 来计算，这样你就可以确信在一种 ... 中没有隐藏的问题，”罗宾逊说。
NIST的一块白板解释了Kibble天平是如何等同于一个机械测量的（即千克质量）到电测量（维持千克所需的电流力，表示为普朗克常数的函数）。（杰伊·贝内特）为了重新定义千克，这一变化将于2019年5月20日实施，重量和测量大会要求至少进行三次实验，以计算普朗克常数，其不确定度不超过十亿分之五十，其中一个必须计算出十亿分之二十的不确定度。国际硅球的努力已经达到了足够的精度，只达到十亿分之十的不确定度，四个基布尔平衡测量也产生了所需不确定度范围内的值。
和作为所有这些测量的结果，远远超过公斤即将改变。
的新的国际体系单位比重新定义千克更重要的是，第26届度量衡大会（CGPM）正在为普朗克常数设定一个固定值，并因此颁布了国际单位制自1960年建立以来最大的变革。以前，普朗克常数的测量是不间断的，与世界上其他测量值进行平均，并且每隔几年就向研究机构提交一份新的数值清单。
“一旦这次[投票]通过，没有人会测量普朗克常数，因为它的数值将被定义，”戴维斯说。
在除了普朗克常数外，阿伏加德罗常数将被设定为一个固定值，基本电荷（e，一个质子的电荷）和水的三重点（水可以作为固体、液体或气体存在的温度，定义为273.16开尔文，把普朗克常数设为绝对值，
，科学家们正从传统的机械测量转向采用一套量子电学测量来定义我们的基本单位。一旦常数被定义，它就可以用来计算从原子水平到宇宙的一系列质量，而不必把IPK放大成更小的可测量部分，或者放大到巨大的质量。
“如果你有一个人工制品，你只需要在一个点上锚定你的尺度，”Schlamminger说。“一个基本常数不关心刻度。”
伊恩罗宾逊与马克二基布尔平衡。由国家物理实验室（NPL）在英国建造，Mark II后来被加拿大国家研究 ... 会（NRC）收购，在那里它被用来测量普朗克常数的值，在十亿分之9的不确定度之内。（图片由NPL提供）普朗克常数的新值也改变了我们电气单位的定义，例如1948年的安培定义。物理学家长期以来一直使用约瑟夫森效应和冯·克里兹效应来精确计算电学值，但这些测量值只有在普朗克常数为固定值时才能成为国际单位制的一部分。
“如果我想得到我的硅伏特或硅欧姆，我总是很恼火，我得检查一下公斤数。我必须通过一个机械装置才能得到我的电气装置。Schlamminger说：“那看起来很像是19世纪的事，事实上是这样的。”
现在，电子设备将被用来获得千克。
“人们谈论，哦，这是千克的重新定义，但我认为这实际上忽略了一个重要的问题。”。“我们将把这些电子设备带回国际单位。”
代表所有人，一直以来在世界上有超过六个基布尔平衡，从南美到亚洲的许多国家都是因为一 ... 学家们有了一个，他们就有了工具来获取千克和自然界定义的许多其他基本单位和度量。千克将不再局限于一个金库里，在那里很少有人有权接触到它，每个人都不敢触摸它，以至于每半个世纪才使用一次，“罗宾逊说，”
对于那些工作受到这一变化影响的科学家来说，新的国际单位制简直是一个历史性的时刻。
“我仍然有点担心这只是一个梦想，明天我醒来，这不是真的，”Schlamminger说。“我认为这是结束了人们在法国大革命前开始思考的弧线，这个想法是为所有人提供所有时间的测量。”
斯蒂芬·施拉明格在马里兰州盖瑟斯堡的国家标准与技术研究所（NIST）用一个工作的乐高模型解释了Kibble平衡。马克斯普朗克研究所的克劳斯·冯·克利津说：“这是我生命中的一个亮点。”由于新的SI，普朗克研究所的常数将作为一个固定值固定下来。“这太棒了。我们有这些量子单位的统一…与新的国际单位制，因此这是一个很好的情况。
这样的改变，我们的基本价值来描述宇宙并不经常沿着，很难想象什么时候会再次发生。仪表在1960年重新定义，然后在1984年再次定义。
第二个在1967年重新定义。戴维斯说：“这是一个革命性的变化。“永恒的人类通过地球的旋转告诉了时间，突然间我们变成了铯原子中的振动。”
第二个的重新定义是否比千克的重新定义对人类的抓握力是一个更根本的改变不是说，而是和第二个一样，重新定义的千克无疑是人类进步的一个显著时刻。
“去掉最后一件文物……这是历史性的事情，”戴维斯说。“测量标准是基于这些人工制品，真的，因为谁都知道。新石器时代的挖掘显示了标准的长度，标准的质量是小燧石或岩石或其他东西。这就是人们几千年来一直在做的事情，这是最后一个。
硅将再次改变，尽管主要是为了减少已经是无穷小的不确定性，或者切换到一个更精确的不同波长的光或化学测量。在将来，我们甚至可以为尚未定义的值在SI中添加单位。但我们可能再也不会做我们现在所做的事情，抛弃对祖先的理解，拥抱一个新的衡量体系
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