什么?你的秤要扔了?!
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这几天一群科学家开了个会,正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。
什么?
我的秤要扔了么?
我是不是不用减肥了?!
教科书要改了么?考纲要改了么?
你们想多了,秤你就用着吧;减肥还得照减,新的1千克和老的1千克的分量是一样的,并不是现在1千克就等于原来1.837894257823千克了;至于考试嘛,大概会出一道常识题,物理是不会改变的,恩。
好吧,看起来和我没什么关系?
那。。。也不能这么说。
那这个会到底干了个啥事情呢?
就是修改了1千克的标准。
贼老师你不是说1千克还是1千克么?
对啊,可是1千克到底对应的是多重,这个参照物改变了!
这不会是这帮科学家年底突击花科研经费吧?
并没有!我们都是为了探索科学真理!我们的经费用来写文章,然后文章可以申请更多的经费,然后写更多的文章。。。这是良性循环!
事实上,这还真的是项非常有意义的工作,听我慢慢给你编,不是,解释解释。。。
人类最早的时候用来估计物体有多重要么靠目测,要么靠用手掂量。随着生产力的发展,我们的祖先及古埃及人觉得这不是个办法啊,聪明的他们利用杠杆原理发明了类似于天平的东西。
那么计量的单位该怎么确定呢?
我的天哪,那叫一个五花八门啊。。。
我们所熟知的成语千钧一发、锱铢必较中的钧、锱铢都是用来表示重量的单位。再大一点的就是石,而日常生活中最熟悉的斤两是处于中间的计量单位。
古时候的一斤等于现在多重?
诶嘛,这又是一个难题。
秦代至西汉1斤相当于258.24克,隋代初期1斤相当于668.19克,隋末1斤相当于222.73克。。。而1斤等于16两,至于一两等于多少克,你们自己换算吧,我实在懒得算了。。。
一直到明朝,这个标准才算基本确定,之后变化较小,大约是等于595克,到了民国时期,确定了一斤500克,1959年,确定了一斤等于10两。
其实一斤等于16两的传说还是很优美的。说是取北斗七星南斗六星外加福禄寿三星,克扣一两就减福,克扣二两就损禄,克扣三两就折寿。当然这是传说,真实原因其实是因为对半分容易,所以四次对半就是1/16,这是一两的由来。
那么到底多重是一斤呢?买的希望这一斤越重越好,卖的希望这一斤越轻越好,没个标准可不行啊。
我国最早干这事的就是秦始皇,统一度量衡嘛,后来都是国家行为,规定好多少是一斤,然后copy & paste就好。
国外也是走过一段混乱的时期,常见的重量单位为盎司、磅等等。
不过由于欧洲更早走上现代科学之路,因此在制定标准的问题上走在了前列。1791年规定,1立方分米的纯水在4℃时的质量为1kg,并用铂铱合金制成原器,保存在巴黎,后称国际千克原器,外号“大K”(Grand K)。
不过,这个“大K”却并不大,只有高尔夫球大小,是一块直径和高度同为39毫米、由90%铂和10%铱制成的合金。
从这个大K的成分可以看出,它的化学性质是相当的稳定,但是。。。
不代表完全不反应啊。
虽然“大K”原器保存在巴黎西郊一间地下储藏室内,然而其质量仍然受空气污染和氧化等因素影响出现细微变化,误差已经达到了一到两个尘埃的质量,已难以适应现代精密测量要求。
2013年,科学家还用纯硅做原材料搞了个标准,花了。。。200万欧元,恩,就为了做出标准的一千克。
做科研烧钱啊!
既然什么材料都有可能产生损耗,那我们能不能找到一种“绝对”的标准,可以使得这个一千克的模板0损耗?
“米”已经做到了。
和一千克一样,人类之前也搞了一个一米的模型,只不过后来用氪-86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍来替代了。
头晕。。。
别晕,这有好处,因为放在全世界任何一个角落它都是一米。而原来一米的模型也是金属制品,你把他挪到赤道和北极,长度就都要发生变化。。。
这个思路被沿用到了规定1千克到底有多重上。
新的“千克”定义,将以量子力学中的普朗克常数为基准,其原理是将移动质量1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量!
普朗克常数是量子力学领域的重要常数。它的意义在于:能量是不连续的,有个最小的计量单位,而这个最小的能量,与辐射频率成正比,比例系数称作普朗克常数,即E=hv,h就是普朗克常数,等于6.62606957(29)×10-34 J·s.
物理里面有一个术语,叫量纲分析,说人话就是物理的单位进行分析。通过简单的单位换算,我们立刻得到:1千克就是普朗克常数乘上10^34/6.626093秒每平方米所得的质量。
完美。
什么?具体怎么实现的?呵呵,我是数学工作者,这种物理实验怎么设计我怎么会知道。。。
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好好学习
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