公斤的國際標準即將被重新定義

一個多世紀以來，在法國薩弗瑞（Sèvres）的一座地窖中，一個如高爾夫球大小、上了鎖的圓柱體，確立了全世界一公斤（2.2磅）的準確質量。

國際公斤原器（International Prototype of the Kilogram）又被稱為大K（Le Grand K），是一個閃著微光的鉑銥合金物體，它是同類中碩果僅存的一個。其他所有的度量衡標準單位，都已根據固有自然常數而重新定義。例如，公尺原本是用一根金屬棒代表，但在1983年已被重新定義為1/299,792,458秒內，光在真空中運行的距離。一群各國來的科學家希望公斤也可以如法炮製，並且一勞永逸

大K的誕生故事，聽起來像個童話。圓柱形的人工製品是在國際度量衡大會（CGPM）的指導下鑄造的，大會在1889年如皇室般下令：「從今以後，這個原器應被視為質量的單位。」

一個多世紀以來，這個公斤被封在國際度量衡局的三個玻璃鐘罩里，保護它不受灰塵、濕氣、指印和其他外來世界的污染損壞。只有三個各有一把鑰匙的保管者一起，才能取出大K。

40個一模一樣的仿製品被送往全球各地，以校準公斤的單位。這些圓柱體只重聚過三次，以進行比對。每一次，大K和它的雙胞胎們都被仔細地以酒精和乙醚擦拭，經過蒸氣清潔，然後秤重。1992年，科學家們不安地發現，大K不知為何變得比它的手足輕了一些。沒有人確知到底發生了什麼事。而且因為大K的質量是和其他圓柱體比較量測而來，不清楚究竟是它的重量一直在下降，或是它在世界各地的其他仿製品不斷地在變重。或許，逐漸累積的污染物是原凶，例如從實驗室的溫度計中滲出的水銀。有一個研究人員甚至為了試圖解決這個問題，因此創造了清潔圓柱體的新標準作法：使用紫外線。

雖然重量的差異很小——大約是50微克，或說是大約一粒小沙子的大小——但在講求精準的領域中，如醫藥界或工程界，這種不穩定是不被允許的，因為微小的差異可能會引發一連串問題。更重要的是，這不只是質量的問題而已。許多其他的現象——力量、壓力和能量——都要靠公斤來計算度量。一個不斷變動的公斤單位，會導致其他類似的單位變得不能確定，例如瓦特和伏特。

終於在2011年，國際度量衡大會以全體55位代表一致贊成的票數，同意根據一個物理常數來重新定義公斤，計劃預定在2018年完成。其中一個正在研究的方法，會以一個根據摩耳數而來的單位取代大K。

摩耳數是——拉丁文的moles，是「一堆」之意，用來代表一群原子或分子集合體的詞。就像一打雞蛋代表有12顆雞蛋，或是一令紙有500張，1摩耳原子約有602,214,082,000,000,000,000,000個單獨的原子。

化學家利用摩耳數，將原子等級的尺寸轉換為公克。那樣的關係可以用來確定公斤的質量。

再過幾年，我們或許終於能讓大K功成身退。

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