150kg是多少斤 150k是多少斤
自百年以来,那圆柱体形状的铂金始终是衡量一公斤的标杆。现在科学家已重新诠释了公斤的概念,并借助普朗克常数为我们带来全新的定义。
公斤的定义已经发生了性的变化。这一变革是在2018年11月的重量(CGPM)上通过投票表决确定的,最终在2019年5月20日正式生效。这标志着科学界对一个普遍测量体系的百年追求告一段落。这种新的公制单位体系,是科学界值得骄傲的成就之一,旨在脱离人为约定或传统束缚,扎根于自然界的本质结构之中。
那么,公斤的定义究竟是什么呢?
之前,公斤的定义相当简单。自1889年起,保存在法国塞夫雷斯国际重量与测量局总部的铂金合金圆柱体质量被定义为国际公认的一公斤。这个被命名为“国际原型公斤”(亦称“大K”)的物体,逾百年间一直作为质量的通用标准,支撑着SI单位体系。
世界各地的科研机构都保存着几份大K的副本,用于校准计量和实现测量标准化。
尽管大K(图中K4左、K20右)曾是度量质量的通用标准,但主要问题在于其作为人造物体并不完美,会随时间发生改变。据估计,自制造以来,“大K”已损失了约50微克。由于一公斤被严格定义为大K的质量值,大K的质量变化也意味着公斤值必须随之调整。显然,理想的单位标准应当是静止且不变的。
重新定义公斤的原因正是为了将公斤的价值与自然的基本常数相联系,这样的常数保证了其永恒不变的特性。即使是在数十亿年后的未来。
事实上,公斤是最后一个根据物理常数定义的基础SI单位。其他SI基本单位(如米、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉)均已采用自然界的恒定常数来定义其值。
从测量的历史教训中学习
以度量衡仪器为例。从1799年至1960年,一米的定义曾依赖于一系列铂金原型米条的长度,直至被物理常数所取代。这个长度标准如同“大K”一般,亦非永恒不变:具体来说,温度的变化会导致其膨胀或收缩。
早在1889年,一米的原始定义便有特写记录。
到了1983年,一米的定义再次发生变革,这次是以真空中的光速为参照。一米被重新定义为光束在真空中传播一年内所经过长度的1/299,792,458分之一。
这一新定义的优点在于它基于光速这一普遍的物理常数(以c表示)。据我们所知,这是一个不变的物理定律。换句话说,仪器的新定义已然内置于光速的诠释之中。真空中的光速在宇宙各处都保持一致,且不随时间改变。
那么新的公斤是如何定义的呢?
新的公斤定义借用了自然界的另一个基本物理常数——普朗克常数。由于普朗克常数是自然的基本属性之一,它永恒不变,因此公斤的新定义也具有了永恒的稳定性。