时间的国际单位 千克”等4项基本单位被重新定义新国际单位体系将于2019年5月20日世界计量日起正式生效.国际单位制SI迎来历史性变革...

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11月16日，第26届国际计量大会(CGPM)经包括中国在内的所有成员国表决，一致通过了关于“国际单位制(SI)修订”的第1号决议。根据决议，将千克、安培、开尔文、摩尔等SI四个基本单位的定义改为常数，于2019年5月20日生效。

这是历史上第一次国际计量体系全部以常数为基础，保证了SI的长期稳定性和世界的普遍性。就像1967年对秒的定义的修订使我们今天有了GPS和互联网技术一样，新的SI将对未来的科技、贸易、卫生、环境等更多领域产生深远的影响。可以说，SI的修订是科学进步的里程碑。

国际单位制修订的影响

国际单位制是全球公认的测量系统。它的起源可以追溯到1875年，当时17个国家签署了公制公约，并正式同意实施统一的国际测量系统。

国际单位制由7个基本单位和许多衍生单位组成。国际单位制可以代表任何领域的测量结果，如物体的物理尺寸、温度和时间。

无论是米还是秒，国际单位制必须确保每天使用的所有计量单位在全球范围内具有可比性和一致性。时间的衡量标准相差零点几秒，可能不影响做菜的味道，但对于奥运会百米短跑冠军谁赢，或者高频股市交易谁赢，都很重要。

“当水稻系统建立时，它的愿景是为全人类所用，随时适用。最初的意图是用全球一致的‘常数’而不是主观标准来定义单位，随着国际单位制的修订，这真的成为了现实。”国际计量委员会主席巴里·英格里斯说。

正如国际计量局局长马丁·米尔顿(Martin Milton)在一份公开声明中所说，SI的修订使用基本常数作为我们理解和定义质量和时间等自然基本概念的基础，这意味着我们在深化科学认知、促进技术进步和解决许多重大社会挑战方面有了更加坚实的基础。虽然从表面上看，大多数人不会看到太大的变化。“这就像给房子换了更坚固的地基。表面上看不出有什么变化，但可能发生了实质性的变化，使房子更加耐用。”马丁·米尔顿说，“这就像是在1967年用原子的特性修改了秒的定义——虽然在修改之初人们并不知道它可以用在哪里。但是现在，基于原子钟的授时技术已经成为互联网、移动通信和卫星导航的基础。新SI也是如此，未来将对科技、贸易、卫生、环境等更多领域产生深远影响。”

那么，这次SI的修订发生了哪些具体的变化呢？即千克(kg)、安培(a)、开尔文(k)和摩尔(mol)将被重新定义。这四个基本单位，千克，将由普朗克常数(h)来定义；安培将由电荷(e)来定义；开尔文将由玻尔兹曼常数(k)定义；摩尔将由阿伏伽德罗常数(NA)定义。

原物退出历史舞台

随着国际标准修订的生效，世界上最重要的铂铱合金圆柱体——IPK将成为千克定义的历史。这一为世界科技服务了近130年的物理原创装置，将继续被完美保存，为新定义的相关研究和国际比较发挥“余热”。

中国计量科学研究院从事质量新定义研究的研究员李认为:“用基本物理常数普朗克常数H重新定义千克之后，质量的基本单位更加稳定，量值传递更加可靠。我们不必考虑IPK的品质是否已经改变，更不用担心IPK的损失和破坏可能给全球品质和价值的统一带来的毁灭性灾难。”。

“基于新定义的千克可以在最大值和最小值的整个范围内保持相同的不确定性。”国际计量委员会副主席、单位制咨询委员会主席约阿希姆·乌尔里希(Joachim ulrich)表示:“这对科学研究和工业应用非常重要。”

中国对国际单位制修订的贡献

早在20世纪中叶，随着量子技术的发展，各种物理量的测量精度有了很大的提高，时间和长度的SI单位也相继被修正。2005年，国际计量委员会起草了用基本物理常数重新定义SI的一些基本单位的框架草案，并建议用普朗克常数定义千克等。并鼓励国家主管实验室开展相关研究工作。

作为中国的国家计量院，中国计量院始终紧跟国际计量科学的前沿，不断开展以国际单位制为基本单位再现新理论、新方法的研究。到目前为止，中国计量科学研究院在玻尔兹曼常数、普朗克常数、阿法加多常数等物理常数的测量以及量子基准的建立等方面取得了一系列突破。特别是声学法和噪声法测得的玻尔兹曼常数，对修正以开尔文表示的SI温度基本单位做出了重要贡献。

此外，根据国际计量局的官方声明，国际计量局将在千克重新定义后，继续对千克复发的基准方法进行国际比对，获得千克的国际“共识值”，各成员国应据此进行价值转移。据悉，中国计量院基于新定义自主建立了千克再现装置，其不确定度将达到相当于“共识值”的水平，以确保未来中国的质量值与国际等值一致。

市场监管总局相关负责人表示，中国计量行业将抓住此次国际计量改革的重大机遇，加强面向国家战略需求的基础计量研究和前沿研究，制定量化时代的中国计量发展战略，加快建设国家现代先进计量体系，为建设制造强国和质量强国提供有力支持和保障，充分发挥计量在提升国家核心竞争力中的重要作用。

新的国际单位制使用物理常数重新定义质量单位“千克”、电流单位“安培”、度-日“开尔文”和物质数量单位“摩尔”。用基本物理常数定义计量单位，可以大大提高稳定性和准确性。

其中，最受关注的“千克”定义将基于量子力学中的普朗克常数。其原理是将移动一个质量为1千克的物体所需的机械力转化为普朗克常数表示的电磁力，然后通过质能转换公式计算质量。

在过去的130年里，“1kg”的质量单位被定义为一个直径和高度都与39mm左右的铂铱合金圆柱体，被称为“国际窑原装置”，绰号“大K”。原“大K”存放在巴黎西郊某地下储藏室，质量受空气体污染和氧化影响，难以满足现代精密测量的要求。所以科学界一直想用基于物理常数的定义来代替。

本次国际计量大会于11月13日至16日在巴黎郊区凡尔赛举行。近几十年来，国际计量大会修订了几个基本计量单位的定义。

国际单位制(SI)是全球公认的测量体系，包括长度单位“米”、质量单位“千克”、时间单位“秒”、电流强度单位“安培”、热力学度-日“开尔文”、物质数量单位“摩尔”、发光强度单位“坎德拉”等七个基本单位。