物质的量定义_摩尔质量的定义

质量背后的神秘故事

曾经有一位物理学家，在一片具有深厚科技底蕴的机构中分享了这样一个观点：“一旦有人的喷嚏击中了那个关键的千克基准器，那么整个世界的质量定义都将瞬间崩溃。”这便是国际上对国际千克原器的敬畏之情。

这圆柱形的物体，有时被亲切地称作“大K”（Le Grand K），被安置在巴黎一处隐秘的地下室中，如同无价之宝般被珍视。从你手中的菜叶到遥远星系的质量，都离不开这个已有126岁高龄的铂铱合金圆柱体。它就是质量的起源，是科学和工程领域所有研究的共同参照点。

国际千克原器是衡量一切千克的标准，科学家们慎重其事地保护它，生怕将其于尘土和掌心之下——更别提有人对其打喷嚏了。他们每隔一段时间便会小心翼翼地将其从保护罩中取出，进行细致的清洁与严格的重量检查。

在过去的一百多年里，国际千克原器经过三次校准，大约每隔四十年就会有一次。在1992年，科学家们发现了一个令人困惑的问题：无论是与原件还是复制品相比，都存在微小的重量差异。这不禁让人质疑“千克”的稳定性。彼得·莫尔表示，这是对度量单位定义的一次重大挑战。

为了摆脱这样的困扰和尴尬，许多科学家提出了一个解决方案：转而以自然界的恒定不变的基本常数为度量单位的新定义。这些基本常数是按照定义恒定不变的（不考虑某些新兴的物理学理论），因此可以成为所有基本度量单位——包括千克——的新基础。

一个具有里程碑意义的改变即将到来。比如普朗克常数，这一在量子力学中用于连接光子能量和频率的基本常量，即将成为新度量单位定义的基础。

在过去的度量单位定义中，有些已经发生了性的变化。例如，“秒”最初被定义为一天的一部分时间，但如今则是由铯原子电子发生一次能级跃迁所需的时间来定义的。“米”的定义也经历了从地球上的特定距离到光在真空中传播的速度的转变。同样地，“坎德拉”（发光强度的基本单位）也与光速联系了起来。

未来，其他的度量单位也将效仿这些改变。比如“安培”将与“元电荷e”相联系，“开尔文”将由“玻尔兹曼常数”决定，“物质的量”的基本单位“摩尔”将不再与一团任意的碳十二原子有关。

在这次历史性的转变中，国际千克原器也将经历其第四次被从地下室中取出的时刻。它将被用来校准新的装置，而这个新装置将基于普朗克常数等基本常量进行定义。

一旦千克的重量定义建立在普朗克常数等基本常数的基础上，国际千克原器便完成了它的历史使命。

国际度量衡局的马丁·弥尔顿解释说：“这一系列最终测试的目的在于确保新定义与旧定义在实验层面上的完全一致。”尽管如此，这个备受尊崇的铂铱合金圆柱体或许仍将在某些研究中发挥余热，因为它仍保持着官方定义的一千克物体的重量。