2018年第26屆國際計量大會通過了關于修訂國際單位制的決議。規(guī)定國際單位制7個基本單位中的千克、安培、開爾文和摩爾將分別改由普朗克常數(shù)、基本電荷常數(shù)、玻爾茲曼常數(shù)和阿伏伽德羅常數(shù)來定義；并于今年的世界計量日5月20日起正式生效。加之此前對時間單位“秒”、長度單位“米”和發(fā)光強度單位“坎德拉”的重新定義，至此，國際計量單位制的7個基本單位全部實現(xiàn)由常數(shù)定義。

國際單位制的沿革

國際單位制（SI）的起源可以追溯至1875年——17國簽署《米制公約》并正式同意推行統(tǒng)一的國際測量體系。初衷是為了支撐國際貿易、商業(yè)以及科學交流。

國際單位制（SI）是人類描述和定義世間萬物的標尺。規(guī)定了7個具有嚴格定義的基本單位，分別是時間單位“秒”、長度單位“米”、質量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”、物質的量單位“摩爾”和發(fā)光強度單位“坎德拉”。它們好比7塊彼此獨立又相互支撐的“基石”，構成了國際單位制的“地基”。國際單位制規(guī)定的其它單位，如力的單位牛頓、電壓單位伏特、能量單位焦耳等等，都可以由這7個基本單位組合導出。鑒于實物本身的不穩(wěn)定性，國際計量界一直致力于建立一個不依賴于實物原器的測量體系。隨著量子技術的發(fā)展，人類對各種物理量的測量準確度得到了極大的提高。這些常數(shù)比實物穩(wěn)定百萬倍，于是科學家們開始探討采用物理常數(shù)來定義國際計量單位。

SI基本單位表

基本單位定義的演變

秒 最初，人們是利用地球自轉運動周期為基礎來計量時間的，基本單位是平太陽日。將1個平太陽日的1/86?400作為1秒，稱為世界時秒。但由于地球的自轉運動存在著不規(guī)則變化并有長期減慢的趨勢，使得世界時秒不能保持恒定。1960年開始采用歷書時秒作為時間單位，歷書時秒定義為1900年1月1日歷書時12時起算的回歸年的1/31?556?925.974?7。1967年又以原子秒取代歷書時秒。原子秒定義為銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9?192?631?770個周期的持續(xù)時間。

米 最初是通過人體的某一部分來加以規(guī)定的（例如步、足、腕、手等），優(yōu)點是人人都有，缺點是彼此的符合程度差，在貿易上很難通用。1791年，法國科學院提出以北極經(jīng)巴黎到赤道的千萬分之一長度，即以地球子午線的四千萬分之一來定義米。后由國際計量局(BIPM)制成截面為X形的鉑銥合金米原器，以其0℃時兩端刻線記號間的距離作為1米。后來米原器相互比較時發(fā)現(xiàn)了差異，并且米原器本身再結晶的過程也會使它的長度發(fā)生變化。于是1983年第17屆國際計量大會將米定義為光在真空中于1/299?792?458秒內所經(jīng)路徑的長度。

千克 1889年第1屆國際計量大會規(guī)定，千克等于國際千克原器的質量。國際千克原器用90%鉑和10%銥的合金制成，為高度和直徑均為39毫米的圓柱體，保存在國際計量局，別名“大K”。各國保存的復制品，會定期到國際計量局與“大K”進行校準，但130年之后，復制品的平均水平與“大K”發(fā)生了50微克偏差。國際千克原器的質量是否發(fā)生了變化，具體變化了多少至今仍是一個謎。于是2018年第26屆國際計量大會決定改由普朗克常數(shù)h來定義。即當以單位JS表示時，將普朗克常數(shù)h的固定數(shù)值取為6.626 070 15×10-34來定義。

安培 1908年國際電學大會定義1秒內從硝酸銀溶液中能電解出1.118?00毫克銀的恒定電流為1安培，又稱國際安培。1946年，國際計量委員會提出定義為：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行而無限長的圓直導線內，通以等量恒定電流，導線間相互作用力在1米長度上為2×10?7牛頓時，則每根導線中的電流為1安培。2018年第26屆國際計量大會改為由基本電荷e（固定數(shù)值取為1.602 176 634×10 -19C）來定義。

開爾文 定義為水三相點熱力學溫度的1/273.16。即以絕對零度為原點，以水三相點為基本固定點，其間等分內插273.16格，每1格為1開。三相點是指固相、液相和氣相之間平衡點。2018年第26屆國際計量大會改為由玻爾茲曼常數(shù)K（固定數(shù)值取為1.380 649×10-23JK）來定義。

摩爾 摩爾是一系統(tǒng)物質的量，該系統(tǒng)中所包含的基本微粒（如分子、原子、電子等）數(shù)與12克12C的原子數(shù)目相等?，F(xiàn)知12克12C中含6.022?141?99×1023個碳原子。2018年第26屆國際計量大會改為由阿伏伽德羅常數(shù)6.022 140 76×1023mol-1來定義。

坎德拉 1967年第13屆國際計量大會對坎德拉規(guī)定為：在101?325牛頓每平方米壓力下，處于鉑凝固溫度(2?045開)的黑體，其1/600?000平方米表面在垂直方向上的發(fā)光強度為1坎德拉。隨著輻射測量技術的發(fā)展，1979年第16屆國際計量大會上決定采用現(xiàn)定義：一個光源在給定方向上的發(fā)光強度，該光源發(fā)出頻率為540×1012赫的單色輻射，且在此方向上的輻射強度為1/683瓦每球面度。

變革帶來的影響

自2019年5月20日起，國際單位的7個基本單位將全部由基本物理常數(shù)定義，這將徹底改變過去依靠實物基準逐級傳遞的計量模式，大幅縮短量值傳遞鏈。開啟了任意時刻、任意地點、任意主體根據(jù)定義實現(xiàn)單位量值的大門，未來對經(jīng)濟、科技與民生等都將產(chǎn)生深刻的影響。

什么不會變

“千克的定義變化了，我們的體重會變重嗎？買菜會變貴嗎？不會，你買一斤菜還是一斤菜?！睂Υ蠖鄶?shù)人來說，國際單位制是“不變”的。除電學單位外，新定義下各個單位大小和舊定義幾乎完全一致。事實上，電學單位的改變也微乎其微，電壓單位的變化約為正千萬分之一，電阻單位的變化則更小。但這只會影響對測量不確定度要求最高的頂尖計量機構和校準實驗室，對于普通用戶、產(chǎn)業(yè)界人士和多數(shù)科研人員來說，新定義不會對他們造成影響，他們的測量結果仍將是連續(xù)的。這看上去似乎理所當然，但實際上卻是全球測量科學家數(shù)十年潛心研究和通力合作的結果——所有用于基本單位重新定義的“常數(shù)”都經(jīng)過了精確測量與嚴格驗證，從而保障了新單位的大小“不變”。