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當地時間12日至16日，國際度量衡大會（General Conference on Weights and Measures）在法國凡爾賽舉行，來自57個國家的代表將投票決定對千克計量的改革——這是一百多年來首次更改千克計量。目前千克是唯一一個仍然用實物衡量的公制單位，科學家們準備用一個常數代替原來的實物標準，這對於計量領域意義十分重大。至此，計量單位家族全員走入全新的時代。

「千克」本體原來是一坨金屬

現代計量的基礎可以回溯到18世紀中期，隨著國際貿易逐漸發展起來，沒有衡量布匹長度的統一單位成為了一個困擾，比如有的地方就把當地伯爵的鞋碼當作長度的單位。於是，人們開始意識到國家應該提供統一的度量衡單位。18世紀晚期，經過法國國王路易十六批准，法國科學院開始尋找一種更合理的計量方法，這一活動在法國大革命開始後也得到了當時國民公會的支持。

那時，科學家們就提出了一個參照大自然的計量系統，一套為了「所有時間，所有人」的計量標準。其中，「千克」被定義為1立方分米的純水在4℃時的質量。為了使計量單位更加實用，千克被升級成為了實物，它就是國際千克原器（IPK）。

最後，該計劃完成了一套國際計量系統（SI），包含七個基本計量單位：長度單位米（m）、時間單位秒（s）、質量單位千克（kg）、物質的量的單位摩爾（mol）、電流單位安培（A）、熱力學溫度單位開爾文（K）、發光強度單位坎德拉（cd）。

在過去的129年里，世界官方的質量單位一直是國際千克原器（IPK），它被親切地稱為「大K」（ Le Grand K）。它是一個閃亮的鉑銥合金圓柱體，密封於三層鐘形罩之中，儲存在位於巴黎的國際計量局（BIPM）。另外，國際千克原器有很多官方複製品，被用來送往世界各國校準測量標準。每隔40年，這些複製品將被送回巴黎，檢查原器的損耗情況。

大K定義了千克，因此千克的質量得到了固定，但是大K本身的質量會有微小的偏差。在儲存過程中，鉑金從空氣中吸收污染物，大K就會變得越來越重。而它被清理時，又會因為微量的合金被清除而減輕重量。這樣的不確定性使得科學家們十分苦惱。

任職於美國國家標準與技術研究院（NIST）的物理學家史蘭明格（Stephan Schlamminger）就表示：「如果外星人來到地球，除了物理學我們還能討論什麼？如果我們想討論物理學，我們就必須統一單位。但是如果我們說我們的質量單位是放在巴黎的一塊金屬決定的，那麼我們就成了宇宙級笑話。」

如今代替大K的普朗克常數是什麼？

對於重新定義千克的投票其實已經是喜大普奔的定局，對於該議題的討論已經完成，方案獲得一致同意。本周的大部分會議將專門討論預算等事務，最後在16日舉行投票。如果投票按預期順利通過，地球將免於「宇宙級恥辱」。千克計量將從實體轉為普朗克常數，這個數字深深植根於量子世界，它形容了能量束即量子的大小。（普朗克常數與電磁波頻率相乘等於量子大小。）

用于衡量普朗克常數的Kibble balance。

重新定義說起來簡單但是做起來難，科學家們首先要使用Kibble balance來計算普朗克常數。Kibble balance是一種極其敏感的儀器，該儀器類似於一個天平，但不是用一個重量抵消另一個重量從而形成平衡。該「天平」的一端是已知重量的被測物體，另一端綁有電線，電線在磁場中運動形成向上的電磁力，在電磁力的作用下天平兩端平衡，通過等式可將普朗克常數與達到平衡所需的電磁力聯繫起來，也就是說能用普朗克常數來表示舉起該重量的能量。然後憑藉得出的普朗克常數的精確值，研究人員可以反過來，利用平衡來衡量未知的重量。

史蘭明格說：「對我來說最大的滿足就是我們將完成自法國大革命以來的一個大轉折。我們的想法是為了創造一個任何時間、任何人都可以使用的計量系統。原來的國際千克原器存在穩定性的問題，也並非永遠存在，而且它被鎖在一個安全的環境中，並不屬於所有人。普朗克常數則永遠不會改變，而且它屬於宇宙之中，屬於每一個人。」

除了千克以外，還有其他計量單位比如摩爾、開爾文和安培也將進行更新。這些更新都將於2019年5月20日生效。但對於普通人來說，幾乎不會感覺到這些變革，超市不會有人用這種方式來稱蘿蔔，所以，我們的日常生活並不會因為千克計量的改變而改變。但是在普通人的世界背後，這套系統將默默運轉，也許在未來的某一天會成為人類遞出的宇宙名片。

 「米」已經經歷了華麗變身

在千克之前，「米」已經經歷過從實物衡量到非實物衡量的華麗轉身。歷史上第一次提出的米的衡量制度是和「千克」一起出現的。當時，法國科學院對於米的設定是「地球子午線的四千萬分之一」 。但是由於地球表面並不是完美的球形，所以後來人們發現第一次測量出來的米是錯誤的，少了五分之一毫米。

鉑銥合金米原器。

1799年，法國科學家製作出了第一個米原器，這是一根鉑制的長桿，目前在法國檔案館保管。之後的1889年，新一代的米原器變身成為和大K一樣的鉑銥合金，因此也遇到了外界因素影響造成的誤差問題。

19世紀開始，米的衡量就與光結下不解之緣。19世紀末，科學家在實驗中找到了自然鎘（Cd）的紅色譜線，1927年開始，米的衡量開始用鎘紅線的波長來表示，這是人們第一次找到可用來定義米的非實物標準。1960年，第十一屆國際計量大會（CGPM）決定用氪（86Kr）橙線替換鎘紅線。

20世紀60年代以後，人們又找到了一種更為優越的光源，那就是激光。用激光代替氪譜線，可以使長度測量得更為準確。1983年米被重新定義：光在真空中行進1/299 792 458秒的距離」為一標準米。

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