千克定义将“换脸”

2018年11月，第二十六届世界计量组织大会将在巴黎召开，届时将对我们所熟知的基本计量单位做出重大调整。千克作为国际单位制中质量的基本单位，将基于普朗克常数进行重新定义，而沿用了129年的国际千克原器也将退出历史舞台。

法国的“档案千克”

千克的出生地为法国。1799年，法国科学家提出了千克的最初定义，即1立方分米纯水在最大密度（温度约为4摄氏度）时的质量为1千克。很显然，最初的质量单位千克是由法国的长度单位米推导出来的。

根据这个定义制造的第一个千克原器（铂质），存放于法国巴黎档案局。因此，这个千克原器也叫“档案千克”。

国际千克原器

后来，科学家发现这个用纯铂制成的千克原器基准并不十分准确。1878年，国际计量局制造了3个千克原器的复制品，它们为含90%铂和10%铱的铂铱合金圆柱体。

国际千克原器

1889年，在第一届国际计量大会上，大家决定把其中质量最接近原千克原器的一个复制品作为国际千克原器，存放于国际计量局。1901年，第三届国际计量大会对千克定义做出了明确规定：千克为质量单位，等于国际千克原器的质量。

看上去，国际千克原器只不过是一个圆胖子，高39毫米，底面直径也是39毫米。不过，这个圆胖子的地位可高了，因为它是所有国家质量标准之源哦！

自此，国际千克原器就一直存放在国际计量局总部（巴黎）的地下室，并且还被严密地保存在三重钟形玻璃罩里，旁边还有6个同为1千克标准的官方复制品。最外一层玻璃罩内被抽成半真空，以防空气和杂质的进入。

量子时代的千克基准

然而，在国际单位制7个基本量中，千克是目前唯一依靠实物基准进行复现的。实物基准往往容易受到环境的影响，在长期稳定性方面存在局限性。

国际千克原器经过一百多年岁月的洗礼，其与其他副本之间已经出现了50微克的误差。这50微克的误差对我们的日常生活影响微乎其微，但是对尖端科技领域的影响可就不容小觑了。

据悉，一个基于普朗克常数重新定义千克的方案，如果进展顺利的话将会成为国际标准。普朗克常数是一个用以描述量子大小的物理常数，在量子力学中占有极其重要的地位，并深刻影响着未来基本单位的科学性、合理性以及精确度。

普朗克常数的高度精密测量需要借助于一种极为复杂的“天平”。这种“天平”叫做瓦特天平。基于普朗克常数定义的千克基准将迎来一场量子化革命，并成为人类认知世界的关键性工具。