小到買菜做飯，大到飛機(jī)制造，千克都是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚馁|(zhì)量計(jì)量單位。一千克重多少，或者更確切地說，什么質(zhì)量相當(dāng)于一千克？從明年開始，這些問題的答案將不再是熟悉的回答。
1985年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主克勞斯·馮·克里青（Klaus von. Klitzing）在第三屆“復(fù)旦科技創(chuàng)新論壇”暨第二屆“復(fù)旦—中植科學(xué)獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮中透露，將于2018年召開的第26屆國際計(jì)量大會將最終審議新的國際單位制（SI）修訂案，屆時(shí)安培、千克、開爾文和摩爾四個(gè)基礎(chǔ)單位將獲得更嚴(yán)格的定義。
國際千克原器將逐漸被取代
“我們都知道千克是基本的質(zhì)量單位，它的測量方法用于許多其他數(shù)學(xué)和科學(xué)計(jì)算。科學(xué)家們相信，我們已經(jīng)習(xí)慣了超過140年的舊的測量千克的方法是有缺陷的！”克勞斯·馮·克里青指出，在1875年之前，科學(xué)家沒有標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的測量方法來精確地建立質(zhì)量單位，隨后他們通過制造一個(gè)叫做“國際千克原器”（IPK）的圓柱形物體來解決這個(gè)問題。
國際計(jì)量局主觀裁定以國際千克原器為標(biāo)準(zhǔn)確定千克的質(zhì)量，IPK由一種鉑合金制成，這種合金叫“90Pt10Ir”，即90%的鉑及10%的銥（按質(zhì)量比）；然后把這種合金用機(jī)器制作成高度和直徑均為39.17毫米的直立圓柱體，代表一千克。
隨后，國際計(jì)量大會確定了國際通用的國際單位制，簡稱SI制。米、秒、千克、安培、開爾文、摩爾和坎德拉被確立為七個(gè)基本單位。
在19世紀(jì)80年代，大約有40個(gè)國際千克原器復(fù)制品被分發(fā)給簽署了《米制公約》的國家，而主要的原型存放于法國巴黎的國際計(jì)量局總部。每十年，國際計(jì)量局便會觀測該國際千克原器。隨著時(shí)間的推移，調(diào)查員發(fā)現(xiàn)國際千克原器的某些官方復(fù)制品在100年時(shí)間內(nèi)重了50微克，或者說國際千克原器輕了50微克。
這一改變引發(fā)了學(xué)術(shù)界的熱烈討論，“這個(gè)世界需要標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，微小的變化累積起來的誤差會很驚人?！笨藙谒埂ゑT·克里青表示，國際千克原器的變化不僅僅會對計(jì)量本身造成影響，還會影響其它標(biāo)準(zhǔn)的建立。因?yàn)榍Э艘脖挥脕碜鳛槠渌攘亢獾墓ぞ摺?/p>
不過從2018年召開的第26屆國際計(jì)量大會開始，這些變化將變得無關(guān)緊要。通過瓦特天平來衡量1千克單位，相關(guān)實(shí)驗(yàn)對比機(jī)械能和電磁能，利用激光來衡量電流和質(zhì)量。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采取的測量方式和普朗克常數(shù)的使用，科學(xué)家可以更加精確和穩(wěn)定地定義千克的質(zhì)量。
“未來的質(zhì)量單位普朗克常數(shù)推算得出，國際千克原器也將逐漸被取代?！笨藙谒埂ゑT·克里青說。
對人們的日常生活沒有影響
不管你信不信，一千克縮水了！雖然質(zhì)量的減少是非常微小的，但在科學(xué)測量中它是巨大的，根據(jù)物理學(xué)家最新得出的研究成果，除了千克之外，安培、開爾文、摩爾的新定義也將在2018年11月召開的國際計(jì)量大會上得到采納，而新的定義將從2019年5月開始生效，所有使用國際單位制的國家都將受到影響。
“但是大家不要擔(dān)心，這些新的度量衡單位，就算確定之后，也不會改變我們現(xiàn)在的日常生活。將來千克還是千克，但是我們將會用更為穩(wěn)定，更為通用的方法，對它們的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行界定?！笨藙谒埂ゑT·克里青表示，重新定義并不會影響到日常測量。但是對需要最高測量精度的那些科研工作者來說，重新定義后的方案允許他們以多種方式，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，以任何規(guī)模進(jìn)行測量而不會損失任何精度。
“最早的時(shí)候，我們對于質(zhì)量的定義，可能跟我們當(dāng)?shù)氐奈锂a(chǎn)有一定的關(guān)聯(lián)，比如說多少顆豆子構(gòu)成多少質(zhì)量等等，但是現(xiàn)在全球的標(biāo)準(zhǔn)，比如說一千克就是一個(gè)立方分米水的重量，將來我們用普朗克常數(shù)，那么對于所有物理的定義，就可以普適于整個(gè)宇宙。我們將其稱為法國大革命之后，計(jì)量界最大的一次變革也不為過?！辈贿^克勞斯·馮·克里青也提醒道，“想要永恒固定一千克是不現(xiàn)實(shí)的，畢竟所有的物理實(shí)驗(yàn)都是在逐步接近精準(zhǔn)與穩(wěn)定、趨于完美?！?/p>