當時間走過2017年6月30日23時59分59秒，世界計量學跨入了一個嶄新的階段。如果你從現(xiàn)在才開始測量玻爾茲曼常數(shù)或普朗克常數(shù)，那么可能已經(jīng)為時太晚了。英國國家物理實驗室(NPL)的溫度領域科學家Michael de Podesta，在他的博客中寫道，“從2017年7月1日起，全世界的研究人員根據(jù)基本常數(shù)重新定義國際單位制的努力已進入一個新階段”。
這是什么意思？要搞清楚這個問題，首先要弄明白什么是測量？測量是一個把你試圖測量的東西和測量標準或者組合標準進行比較的過程。所以，當我們測量速度時，我們把物體的速度與每秒1米的速度進行比較。
玻爾茲曼常數(shù)讓我們知道一個氣體分子在特定溫度下所擁有的能量。
普朗克常數(shù)讓我們知道一個粒子以穩(wěn)定的速度行進的量子力學波長。
但實際上，我們認為普朗克常數(shù)這樣的量實際上比任何人為標準都要恒定。這就是為什么我們稱它們?yōu)椤俺?shù)”!因此，把“真正常數(shù)”的量與必然不完美的人為標準相比較，似乎有點本末倒置。
在過去幾十年的研究中我們逐漸認識到，轉(zhuǎn)變比較的方向才更有意義。在這個新的測量標準概念中，我們將把米長和千克質(zhì)量等建立在這些真正的常數(shù)量基礎之上。
這就是全世界的計量學家們正在進行的工作，在過去10年左右，根據(jù)目前國際單位制中所含的單位定義，他們?yōu)閷@些常數(shù)進行最準確的測量做出了巨大努力。從2017年7月1日起，我們進入了一個過渡期，科學家將在這段時間內(nèi)分析這些結(jié)果。由于分析過程十分復雜，因此在這個過渡期中即使出現(xiàn)更完善的新測量方法，也不會被采納。
如果結(jié)果令人滿意，國際計量大會(CGPM)將予以批準。2019年5月20日起，世界將切換至一個新的、在自然常數(shù)尺度下的測量系統(tǒng)。
此后，包括玻爾茲曼常數(shù)和普朗克常數(shù)在內(nèi)的7個“自然常數(shù)”將被賦予固定值。
2019年5月20日之后，再進行同樣實驗時，人們已經(jīng)知道普朗克常數(shù)的值，我們將建立基于這個值的測量系統(tǒng)。因此，相同實驗的結(jié)果將影響對功率天平上物體質(zhì)量的估算。
那會有什么不同嗎？實際上切換成新系統(tǒng)不會帶來顯著的差別。這就引出了一個問題:“為什么要這么做？”原因是這些單位定義為每個科學分支的測量奠定了基礎。就像每一個復雜結(jié)構(gòu)的基礎，無論是建筑物還是單位制都需要不定期的維護。
通常這樣的維護工作費時費力，然而除了確信建筑物的結(jié)構(gòu)不會沉降或破裂外，沒有任何成就可供展示。單位制的變革也是一樣。20世紀測量科學的進步是驚人的，有些關鍵進步在其出現(xiàn)之前幾十年都是不可想象的。
同樣，我們預計，未來幾個世紀中測量科學將以我們無法想象的方式進一步得到完善。通過建立我們所能構(gòu)想到的最穩(wěn)定的基礎，以確保用于匯報實驗結(jié)果的單位制漂移或不一致不會阻礙科學進步。
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