新千克问世，基本单位迈向量子化

    1千克有多重？过去一个多世纪以来，一个藏在法国巴黎秘密地下室里的小圆柱体定义着精确的数值。它和高尔夫球差不多大小，由铂铱合金制成，价值30万元，被玻璃罩子层层密封保存。人们把它命名为国际千克原器（IPK），也有人爱称它为“大K”。

    它波澜不惊地工作了一个多世纪，和存在于世界各地的40个“兄弟”一起，维持着千克这个单位的稳定。直到上周，因为“瘦了”50微克，大K不得不宣告退休。

    对于绝大多数人来说，这个变化带来的直接影响得在小数点后很多个零后面才能体现出来。菜贩不会因此更换秤砣，体重秤上显示的数字也不会有丝毫变化。

    但全世界的科学家都在关注这一变革。目前国际通行的国际单位制（简称SI）由7个基本单位组成，包括我们生活中常用的米、秒、安培（电流单位）等。由这7个基本单位出发，我们得以度量生产、生活、研究所需的所有量。米和秒定义了速度的单位，力的单位牛顿的定义中包含千克，用电量的单位千瓦时的定义又包含牛顿……

    如果这种不精确逐步累积，会动摇我们对整个物理世界的测量。和千克的定义一样，米的定义也曾依赖现实中的物件。1米曾被定义为一根和大K保存在一起的铂-铱合金棒上两条刻度线的间距。在更早的过去，1米被定义为地球周长的四千万分之一。一直到1983年，米的定义才被改为光在1/299792458秒内传播的距离。上世纪60年代，秒的定义也曾由一天的若干分之一，修改为以铯原子电子跃迁频率为基准。

    千克是最后一个还依赖于实体的基本单位。几十年来，科学家面临的是不得不改的局面：大K的质量似乎一直在减轻。

    为了保证大K的准确性，官方一开始就制造了6个“副本”，按照同样的规格保存，每隔30年左右对比一次。1946年，人们把大K取出清洁比较时发现，副本们比大K重30微克；到了1992年，这个差值上升到了50微克，大约一片苍蝇翅膀那么重。

    几个副本的质量同时增加的可能性极低，更可能的解释是，大K的质量在减小。

    对1千克的物体来说，50微克意味着0.005%，是几乎无法察觉的差异。可如果我们把它放到对质量很敏感的领域，例如制药业，或是精密仪器制造业，这样的误差直接决定成败。没有人知道为什么大K在丢失质量。国际计量大会于2011年决定建立新质量标准。

    选择物理常数是非常自然的想法。这项复杂的工作最终由美国、英国、德国、意大利、日本等国的实验室共同完成。一直到2014年，他们才完成初步工作。

    2018年11月16日，第26届国际计量大会通过投票，自2019年5月20日起，千克将基于物理常数普朗克常数计算得到。

    在今年的国际计量大会上，摩尔、安培和开尔文的定义也被更新了。1摩尔的数量成为了一个固定的数值，不再与质量挂钩。1安培和1开尔文的大小也不再依赖于测量，完全由基本常数确定。自此，人类首次在基本单位体系中彻底摆脱实物基准，迈向“量子化”时代。

    （《中国青年报》11.21 王嘉兴）