中車(chē)石家莊車(chē)輛有限公司  李宗亮

第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)1號(hào)決議，千克、安培、開(kāi)爾文、摩爾將分別由普朗克常數(shù)h、基本電荷e、波爾茲曼常數(shù)k和阿伏伽德羅常數(shù)N_A定義，并將于2019年5月20日“世界計(jì)量日”正式生效。計(jì)量是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)，現(xiàn)行《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》第三條規(guī)定“國(guó)家采用國(guó)際單位制”，因此了解國(guó)際單位制及其變化很有必要。

下面我們將分別說(shuō)說(shuō)這四個(gè)國(guó)際單位制基本單位目前使用中的定義和它們將被定義的物理常數(shù)：

（1）千克是質(zhì)量的SI單位名稱(chēng)，定義是“千克是質(zhì)量單位，等于國(guó)際千克原器的質(zhì)量?！?span>1883年法國(guó)用90%的鉑和10%的銥所組成的鉑銥合金，制成了直徑和高都為39毫米的圓柱體千克原器，并于1889年被第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)所承認(rèn)，在1901年第三屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上被正式定義。實(shí)物基準(zhǔn)的缺點(diǎn)是易磨損，表面也會(huì)污染，不穩(wěn)定。1989年，在國(guó)際計(jì)量局的統(tǒng)一安排下，世界各國(guó)陸續(xù)將其持有的千克基準(zhǔn)與“國(guó)際千克”進(jìn)行了比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各國(guó)家基準(zhǔn)的質(zhì)量年均增長(zhǎng)0.5μg。

修訂后，千克將采用普朗克常數(shù)h的固定數(shù)值定義。其原理是將移動(dòng)質(zhì)量1千克物體所需機(jī)械力換算成可用普朗克常數(shù)表達(dá)的電磁力，再通過(guò)質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式算出質(zhì)量。

（2）安培是國(guó)際單位制中電流的SI單位名稱(chēng)，其定義是：“在真空中，截面積可忽略的兩根相距1m的無(wú)限長(zhǎng)平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時(shí)，若導(dǎo)線間相互作用力在每米長(zhǎng)度上為2×10^-7N，則每根導(dǎo)線中的電流為1A?！爆F(xiàn)在使用的安培定義是一個(gè)理論上的定義，難以復(fù)現(xiàn)。目前用約瑟夫森效應(yīng)保持電壓伏特基準(zhǔn)，用霍爾效應(yīng)(或稱(chēng)克里青效應(yīng))保持電阻歐姆基準(zhǔn)，再利用歐姆定律實(shí)現(xiàn)電流基準(zhǔn)。

修訂后，用電子電荷常數(shù)定義電流。

將千克定義在普朗克常數(shù)之上，同時(shí)約定基本電荷的數(shù)值，便可以將約瑟夫森常數(shù)K_J馮克利青常數(shù)R_k的數(shù)值確定，由 K_j和R_k導(dǎo)出的電壓和電阻單位便自動(dòng)落在SI框架內(nèi)。

（3）開(kāi)爾文是國(guó)際單位制中熱力學(xué)溫度的SI單位名稱(chēng)，它的定義是：“熱力學(xué)溫度開(kāi)爾文是水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。”水的三相點(diǎn)是指水的固態(tài)、液態(tài)、和汽態(tài)三相間平衡時(shí)所具有的溫度。

修訂后，用波爾茲曼常數(shù)定義。

（4）摩爾是物質(zhì)的量的SI單位的名稱(chēng)，用于表示物質(zhì)的量，它的定義是：“摩爾是一個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元（原子、分子、離子、電子及其他粒子，或這些粒子的特定組合）數(shù)與0.012kg碳12的原子數(shù)目相等。”由于0.012kg碳12含有原子數(shù)目是6.022045×10²³個(gè)，這個(gè)數(shù)目叫做阿伏加德羅常數(shù)。

修訂后，用直接用阿伏伽德羅常數(shù)定義。

那么這些常數(shù)的值又是如何確定的呢？

對(duì)于特定的物理常數(shù)，可心通過(guò)多種方式加以測(cè)量，相應(yīng)地便產(chǎn)生了一個(gè)不同來(lái)源的結(jié)果之間是否協(xié)調(diào)一致的問(wèn)題。在SI以前的有關(guān)決議中，明確規(guī)定被采用的基本物理常數(shù)值必須由國(guó)際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）提供，國(guó)際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）是1966年在國(guó)際科學(xué)協(xié)會(huì)理事會(huì)（ICSU）的領(lǐng)導(dǎo)下成立的，其宗旨是在全世界范圍內(nèi)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)的搜集、分析和編撰工作。CODATA下屬的一個(gè)基本常數(shù)工作組，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)與基本常數(shù)有關(guān)的事宜。

國(guó)際計(jì)量局（BIPM）權(quán)威解答：我們并不固定或修訂任何用于單位定義的常數(shù)的量值。基本物理常數(shù)的量值是天然不變的，我們只是固定每個(gè)常數(shù)在采用SI單位進(jìn)行表達(dá)時(shí)的數(shù)值。我們通過(guò)固定基本常數(shù)的數(shù)值來(lái)定義常數(shù)測(cè)量單位的大小。

參考書(shū)目：1.《一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師基礎(chǔ)知識(shí)及專(zhuān)業(yè)實(shí)務(wù)》上冊(cè)，中國(guó)質(zhì)出版社

          2.《國(guó)際單位制與基本物理常數(shù)》張常山編著，東南大學(xué)出版社

          3.《中國(guó)計(jì)量》2019.1