當(dāng)時間走過2017年(nián)6月30日23時59分59秒,世界計量學跨入了一個嶄(zhǎn)新的階段。如果你從現在才開始測量玻爾茲曼常(cháng)數或普朗克常數,那麽可(kě)能已經為時太(tài)晚了。英國國家物理實驗室(NPL)的溫度(dù)領域科學家Michael de Podesta,在他的博客中寫道,“從(cóng)2017年7月1日起,全世界的研究人(rén)員根據基本常數重新定義國際(jì)單(dān)位製的努(nǔ)力已進入一(yī)個新階段”。
這是什麽意思?要搞清楚這個問題(tí),首(shǒu)先要弄明白什(shí)麽(me)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(de)過程。所以,當我們測量速度時,我們把(bǎ)物體的速(sù)度與每(měi)秒1米的速度進行比較。
玻(bō)爾茲曼(màn)常數讓我們知道一個氣(qì)體分子在特定溫度下所擁有的能量(liàng)。
普朗克常數讓我們知道一個粒子以穩(wěn)定的速度行進的量子力學波(bō)長。
但實際上,我們(men)認為普朗(lǎng)克常數這樣的量實際上比(bǐ)任何人為標準(zhǔn)都要恒(héng)定。這就(jiù)是為什麽我們稱它們為“常數”!因此,把“真正常數”的量與必然不完美的人為標準相比較,似(sì)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(mǐ)長和千克質量等建立在這些真正的常數量基礎之上。
這就是全世界(jiè)的計量學家們正在進(jìn)行的工作,在過去(qù)10年左右,根據目前國(guó)際單位製中所含的單位定義,他們為(wéi)對這些常數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(zài)這段時間內分(fèn)析這些結果(guǒ)。由於分析過程十分複雜,因(yīn)此在(zài)這個(gè)過渡期中即使出現更(gèng)完善的新測量方法,也不會被采納。
如果結果令人滿意,國際計量大會(CGPM)將予以批準(zhǔn)。2019年5月20日起,世界將切換至一個新的、在自然常數尺度(dù)下的測量係統(tǒng)。
此後(hòu),包括玻(bō)爾茲曼常數和普朗克常數在內的7個“自然常數”將被(bèi)賦予固定值。
2019年5月20日之後,再進行同樣實驗時,人們已經知道普朗(lǎng)克常數的值,我們將(jiāng)建立基於這個值的測量係(xì)統。因此,相同實驗的結果將影響對(duì)功率天平上物體質量的估算。
那會有什麽不同嗎?實際上切換成新係統不會帶來顯著(zhe)的(de)差別。這就引出了一個問題:“為什麽要這麽做?”原因是這些單位定義為每(měi)個科學分(fèn)支的測量(liàng)奠定了基礎。就像每一個複雜結構的基礎,無論是建築物還是單位製都需要不定期的維護。
通常這樣的維護工(gōng)作(zuò)費時費力,然而除了確信建築物的結構不會沉(chén)降或破裂外,沒有任何成就可供展示。單位製的變革(gé)也是一樣(yàng)。20世紀(jì)測量科(kē)學的進步是驚人的,有些關(guān)鍵進步在其出現之前(qián)幾十年都是不可想象的。
同樣,我們(men)預(yù)計,未(wèi)來幾個(gè)世紀中測量科學將以我們無法(fǎ)想(xiǎng)象的方式進一步得到完善。通過建立我們所能構想到的最穩定的基礎(chǔ),以確保(bǎo)用於匯報實驗結(jié)果的單位製漂移或不一致(zhì)不會阻礙科(kē)學進步。