2019年国际单位制基本单位重新定义
第26屆國際度量衡大會通過的國際基本單位的修訂定義 / 维基百科,自由的 encyclopedia
国际单位制基本单位的新定义于2019年5月20日《米制公约》144周年纪念之日生效。[1][2]根据新定义,公斤、安培、开尔文及摩尔四个基本单位改为以固定物理常数的精确值的方式定义,这些常数分别为普朗克常数(h)、基本电荷(e)、波兹曼常数(kB)及亚佛加厥常数(NA);秒、米和坎德拉此前已经以固定物理常数值的方式定义,它们的新定义在旧定义的基础上作了修正。这些定义上的改变都以不变动基本单位的数值为前提,如此确保之前的各种测量数值可以继续使用,不受影响。[3][4]在过去几十年内,科学家致力于研发精确测量物理常数的实验方法,直到2018年,国际计量委员会(CIPM)终于认为实验条件成熟,向国际计量大会提交了修改国际单位制定义的提案。[5]:23提案在2018年11月第26届国际计量大会(CGPM)上一致通过。[6][7]
此前,公制曾在1960年大幅改动,国际单位制(SI)正式面世。米的定义曾历经根本性的变更:其原先定义为国际米原器的长度,后改为氪-86某特定谱线的波长的倍数。[注 1]此后,米的定义可以从测量自然现象而得,不再依赖于个人造物件。然而,公斤仍然定义为国际公斤原器的质量,是当时国际单位制中唯一仍受人造物件定义的单位。当时,国际单位制以七个基本单位为基础,它们的十进制幂则用于定义其他所有单位。2019年的新单位制则以七个物理常数为基础,所有单位都能从这些物理常数直接定义。“基本单位”不再是一个必需的概念,但在新单位制中予以保留。[4]
公制是国际单位制的前身,其设计初衷是,所有单位都应能从不变的自然现象中推导而得,[8]但由于现实测量技术上的局限性,单位的实际定义只能依赖于人造物件。1799年公制在法国面世时,科学家分别制造了国际米原器和国际公斤原器作定义之用。尽管这两件原器的设计均以长期稳定不变为原则,这些原器及其复制品之间还是随时间出现了细微的质量差异。科学进步必将超越这些原器所能提供的准确度,因此寻找新的定义取代它们成为了当务之急。另外,虽然一些单位是以自然现象定义,但这些现象不容易准确测量(如水的三相点曾用于定义开尔文)。2019年的新定义对这类单位做了改动,并淘汰了人造原器,自此所有单位都以可以准确测量的物理常数来定义。