2018年11月，在法国凡尔赛，来自国家标准与技术研究院(NIST)和60个国家的代表一致投票，正式改革支撑全球科学和商业的国际单位制。几十年来，人们一直在寻求一种完全基于自然不变的基本属性的测量系统，终于正式确定了全世界使用的计量框架。这是一个更大的计划的顶点，多年的制定，以七个物理常数定义所有需要的标准值。
国际单位制(SI或国际单位制，缩写自法语Système International (d'unités))有七个“基本”单位，如秒、米和千克，所有其他测量单位，包括瓦特和伏特，都可以从这些单位推导出来。这些基本单位定义了时间、距离、质量、电流、温度、物质数量和发光强度的法律和科学终极意义。
工程师和科学家知道时间、距离、质量等基本单位的计量和基本标准的重要性。几十年前，“秒”是根据地球的轨道周期来定义的(什么…它每年都会有一点变化?)，最高的米标准是巴黎的一个带有微小划痕的铂铱棒(这些划痕很难测量，这是肯定的!)主要千克——被称为国际原型千克(IPK)——是一个铂铱缸，保存在真空罐中(也在巴黎)，每隔几十年才用来校准许多次级千克大师(图1)．由于各种不清楚的原因，一项经过验证的评估表明，这种最高水平的IPK每隔几年显然会损失一些但非常宝贵的纳米克，这使它的可信度变得更加复杂。
1.NIST的铂铱千克K92(前面)和不锈钢千克质量的背景，是根据位于巴黎的IPK校准的。(来源:NIST)
计量学的目标是通过定义来取代这些不可复制的工件，这些定义可以被任何人在任何地方用合适的设备复制。“秒”和“米”长期以来一直被定义为自然的基本常数，但质量和温度仍然由独特的主物理对象决定(“秒”的定义是特定原子能级跃迁的特定数量的时间，而仪表是一个独特的光发射的波长的定义数)。
但是公斤没有被“淘汰”，因为没有办法制造出独立可复制的等量物，直到最近，它仍然是唯一剩下的人工制品。如今，在实验和仪器的支持下，几十年来全球领先的研发终于达到了这样一个阶段:“主”千克正式被淘汰，取而代之的是可复制的千克，它是完全基于自然不变的基本属性的测量系统的一部分。
理论上，这七个定义常数(图2)允许任何人，在任何地方，重新创建“完美”的校准和计量标准，而不需要与大师比较。例如，国际标准化组织使用固定的普朗克常数重新定义了千克，而米和秒的定义则是基于常数。利用这些，任何大小的质量都可以通过将支撑该质量的电磁力与重力相等来实现吊桶平衡．
2.你钱包里有什么?这张方便的卡片显示了基本常数和其他物理值，将定义一个修订的国际单位制，并可以帮助解决任何即时的计量问题。(来源:NIST)
这台仪器使用基本的E = mc2质量和能量之间的关系，以及极其精确的普朗克常数值(它将光子的能量与其频率联系起来)。科学家和工程师现在可以放松了，因为他们可以实现质量测量所需的非凡精度，而不必在NIST或其他国家的类似测量机构检查他们的“主”千克。
用可复制的基本标准取代千克作为人工制品，代表了计量专家长期以来的梦想达到顶峰。现在，没有一个定义常数和主要标准与一个单一的物理工件联系在一起，这些工件可能由于不受控制的原因而被损坏、丢失、被盗，甚至随着时间的推移而改变，就像IPK和地球轨道一直在做的那样。
也许在不久的将来，有人会在当地的跳蚤市场偶然发现这个曾经神圣不可思议的千克大师，并想知道这个圆柱体到底是用来干什么的，作为一个反乌托邦或未来科幻故事的场景。你永远不会知道，这不是不可思议的。
参考文献
