今天是5.20

也就是世界计量日

作为一个情感博主

今天想讲一讲千克原器

1795年，法国率先颁布法律，规定1克的定义。

为在冰融化的温度下，边长1厘米的立方体纯水的绝对质量，为1克。

他们顺手制造了一个1000克的金属器，也就是最早的千克原器。

1799年，两个科学家重做了千克原器，他们以水的最大密度点的单位体积质量作为标准，制造了一件纯铂的金属疙瘩，送进了法国档案局。

这个金属被定义为

档案局千克

Kilogramme des Archives

它捍卫千克的标准长达90年

1875年，法、俄、德等17个国家一起签署了“米制公约”，以同意国际单位制。

他们顺便用更稳定的铂铱合金制造了三个新的金属疙瘩，用来替代曾经的档案局千克。

铂铱合金硬度高、抗氧化性强、膨胀率低，比纯铂原器更适合静静地躺着。

1889年，第一届国际计量大会，从新做的三个了最接近档案局千克的一颗，用作国际千克原器（IPK），也被称为“大K”。

大K复制品被送到签署公约国家中。每隔四十年，人们会将复制品与大K进行比对，确保全球质量系统的稳定性。

而为了维护大K的权威，它被存放在恒温恒压的半真空保险箱中。这个保险箱的三把钥匙，分别由三个不同的人保管。

二战前的岁月里，能得到一块千克原器的复制件，是一个国家的荣耀。

德国前后一共获得了四块，收获满满。而作为二战战败国，这四块复制件在战后全部被没收。

再稳定的大K也捱不过时间的摧残，即便蹲在与世隔绝的监牢中，但人们发现它已经损失了大约50微克的质量，这让科学家们十分忧愁。

毕竟千克作为国际单位制的重要单位

一个不准会牵动其他单位跟着遭殃

例如力的单位牛顿就是定义为使1千克的物体有1m/s²的加速度的力，若国际千克原器的质量有轻微的变动，牛顿的大小也会有相同程度的变动。

而压强单位帕斯卡的定义有用到牛顿，因此也会随之变化。这样的连锁反应会影响到许多的单位。

如此看来，用千克原器来定义一千克的质量确实不靠谱。而且其他基本单位早就摆脱了实物定义。

于是，第26届国际计量大会上，就有了千克新定义。

1千克是普朗克常数为6.62607015×10^-34J·s

总所周知

普朗克单位J·s可以变换成kg·m²·s^-1，其中米和秒由光速和铯原子能级跃迁的相关周期来定义。

借助普朗克常数和相关仪器，人们就可以在任意地方复现新的原器。

今天，我们迎来一个新的千克

它终于和其他六个基本单位一样

撇开人造实物的定义

同宇宙本身产生了联系

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我们把自己的存在

把世界加以简化

以方便人类理解

我们创造出度量衡

好忘却这世上的一切都是深不可测的

就像你问我爱你有多深

我想的却是

月亮代表我的心

附件1：《瓦特天平》

知道了千克的新定义，借助瓦特天平，也就是一种通过电流和电压的强度精确测量质量的仪器，我们就可以完成测定。

原理如下：

首先通电导线在磁场中受到安培力，我们可以得到等式：mg=BLI

电磁感应现象会产生感应电动势：V=BLv

两式相除得到：mg/V=I/v，进而：mgv=VI

根据欧姆定律，电压V=IR，代入可得：m=V²/gvR

接着，需要借助两项诺贝尔奖级别的研究继续推导。

首先是1962年，英国物理学家布赖恩·约瑟夫森提出的约瑟夫森效应：

V=nhf/2e，其中n为非零自然数（n=1,2,3…），h为普朗克常数，f为频率，e为元电荷电量。

接着是1980年，德国物理学家克劳斯·冯·克利青发现的量子霍尔效应：

R=h/pe²，其中p为非零自然数（p=1,2,3…），h为普朗克常数，e为元电荷电量。

最终我们可以得到：m=h·pn²f²/4gv

太长不看版：千克定义的改变不会对你的生活产生实质影响。