據國外媒體報道(dào),在最近的一次檢查(chá)中,相關人員發現有(yǒu)118年曆(lì)史、用鉑和銥混合鑄造的圓柱形鑄件??國際千克原器減輕了大約50毫(háo)克。雖然相關人員將這個千克原(yuán)器小心地存(cún)放在巴黎附近的一(yī)個設施裏,但它的重量還(hái)是發生(shēng)了改變。一個全世界依靠(kào)它來確定重量標準,所以它的(de)重量發生變化並(bìng)不是件好事。
現在,美(měi)國的兩位教授(一位物理學(xué)家和一位數學家)表示,現在到用一種更好的新方法定義(yì)千克的時候了,從而保證它能在現在(zài)、未來和118年(nián)後不會發生任(rèn)何變化。他們已經發起一項活動,目的是用大量(但是沒有指定精確數目)碳-12原子重新定(dìng)義(yì)千(qiān)克的定義。佐(zuǒ)治(zhì)亞理工(gōng)學院(yuàn)物(wù)理學分校的名譽退休教授羅納德?福(fú)克斯說(shuō):“我們的標準將避免利用人造物質定義千克。我們(men)希望用一些從邏輯上非常容(róng)易理解的方法來(lái)定義它。”
他們的提議是,從今以後克(一千分之一千克)將被嚴格地定義成18×14074481個碳-12原子的重量(liàng)。這個提議由(yóu)福克斯和喬治亞理工學院數學分校的名譽退休教授西奧多?希爾提出。它第一次給阿(ā)伏加德羅常數賦予了特殊數值。19世(shì)紀的意大利科學家阿伏加德羅提(tí)出了阿伏加德羅常數,這個常數(shù)表示一摩爾純淨物質中(zhōng)的原子或分子數,例(lì)如,12克元素中的碳-12原子(zǐ)的數量。然而,阿伏加德羅常數不是一個明確數量,而是一係列可通過實驗室方法得到證實(shí)的評估,但是對一個單一數字(zì)來說(shuō),它不具備足(zú)夠的精確度(dù)。
希爾提出半開玩笑關認(rèn)真的問題??阿(ā)伏(fú)加德羅常數是偶數還是奇數?這個問題激(jī)發了他們的想(xiǎng)象力。2006年,福克斯和他給物理論文(wén)檔案遞交了一份論文,其中他們提出了給這個常數確定一個具體的數值??大約是試驗範圍的十分(fèn)之一的數值。這兩位(wèi)論文作家指出,精確的阿(ā)伏加德羅常數正好(hǎo)可以(yǐ)用來重新定義重(chóng)量單位千克。他們的提議引起了《美國(guó)科學(xué)家》雜誌編者的注意,他們要希爾和福克(kè)斯寫了一篇更長的文章發(fā)表在2007年3月號雜誌上。到目(mù)前為止,已經有5人(rén)給(gěi)他們寫信,其中包(bāo)括美國化學學會術語、術語學和標誌委員(yuán)會主(zhǔ)席保羅?卡羅爾的來信(xìn)。卡羅爾認可了這項提議,指出新定義應該用這個數字除去12。因此阿伏加德羅常數的新提議讓上述數字變(biàn)成(chéng)了8444.6886萬(立方),仍然處於可接受的數值範圍內。
2007年9月(yuè),福(fú)克斯在(zài)美國有線新聞網上看到一篇美聯社的文章,這篇文章描寫了國際千克原器質量減輕了。雖然美聯社表示,減輕的重量總共不超過“一個指紋的質量”,但是福克斯爭辯說,對用遠遠低於十億分之一秒來計算時間和遠遠小於微毫米的長度來(lái)計算距離的世界來說,這個減輕的數值(zhí)會(huì)產生巨大影響。因此福克斯和希爾給《物理學檔案》提交了另一篇論(lùn)文,提出(chū)重新將克定義為(wéi)一摩爾碳(tàn)-12重量的十二分(fèn)之一。長期以來人(rén)們一直將一摩爾定義為阿伏加德羅常數的原子數。現在他們希望人們能對他們的想法產生更濃厚的興趣,以便在2011年的國際(jì)度量委(wěi)員會會議獲得順利通過。
目前,至少有兩個重新定義千克的其他提議正在討論中。它們包(bāo)括用(yòng)純矽原子球體取代(dài)鉑金和銥混合圓柱體;利用已知的“瓦特天平”裝置,並利用電磁能定義千克(kè)。每種方(fāng)法都是在現有標準的基礎(chǔ)上進行改進。但是兩種方法並沒有福克斯和希爾提出的方法簡單、準確。希爾說:“利(lì)用完美的數字立方定義這些常數,產生的重要意義與定義秒和光速的整數一(yī)樣。千克(kè)的純數學定義從實驗方法上來說是不正確的。隨後(hòu)研究人員會利用任(rèn)何可能的實驗方法得(dé)出他們希望的近似精(jīng)確的質量。”
千克是最後一個通過人造物質,而不是基本物理屬性定義的重要(yào)標準。例如,1983年,代表一米的距離(lí)被定(dìng)義成光在兩億九千九百七十(shí)九萬兩千四百五十八分之一秒(miǎo)內行駛的距離(lí),從而取代了兩個點之間的距離的定義法。福克斯說:“我們懷疑現在存在一些有關這個問題的討論。我們希望科學家和理科教師,以及其他人(rén)考慮這個問題,因為我們認為它們擁有重要的影(yǐng)響力。公眾討論(lùn)在確定如何定義世界上的(de)一個基本(běn)物理常數時,起著非常重要的(de)作用(yòng)。這個問題對世界未來的科技發展非常重要!當你製定物理和化學的度量單位,精確度越高越好(hǎo),這些標準定義的精確(què)度確實有(yǒu)限。缺少精確的標準(zhǔn)會讓你在陳述(shù)結果(guǒ)時出現一些矛盾。擁有一個獨一無二的標(biāo)準(zhǔn)可以消除上述種種問題。”
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