重量单位千克的标准写法（重量单位标准之源）

在巴黎附近圣克劳德的布里特伊宫里，千克的国际原型就矗立着。

巴黎附近建筑物中的一块金属长期以来一直是千克这个重量单位的全球标准。这一切即将改变......

在巴黎郊外优雅的路易十四宫(Louis XIV Pavillon de Breteuil)内的一个地下室里，一个小金属圆柱体躺在双层钟形罩下的架子上。它已经在那里躺了一个多世纪了，当金库的三个钥匙持有者举行协调一致的开幕式让技术人员进入并清理钢锭时，它的休息才会被偶尔打断。

首先，将这块铂铱合金圆柱体与浸泡在酒精和乙醚中的麂皮进行摩擦，然后用沸水、双蒸馏水蒸汽冲洗。最后，这个1公斤的金属圆柱体被小心翼翼地放回它的休息场所。

这种对一块金属的崇敬是不寻常的，但具有着重要的意义。国际度量衡局(International Bureau of Weights and Measures)就坐落在这个展馆内，那块铂铱合金是它最神圣的遗物。它是衡量世界上所有其他千克的定义质量。这是千克的国际原型。简言之，IPK。

几十份这种经过仔细校准的金属制品已被制造出来，它们被储存在世界各地，用于标准化各个国家的度量衡系统。英国的副本保存在伦敦附近特丁顿的国家物理实验室(NPL)。但巴黎版则是千克之王。地球上任何地方的所有质量测量都可以追溯到布里特伊宫的那个标准单位。

但是，现在，这个千克之王的日子已经屈指可数了。本月晚些时候，在法国举行的国际重量和测量大会上，代表们预计将投票表决，以摆脱这种单一的物理样品，取而代之的是使用基本测量值 —— 以电流来定义 —— 以便精细物体的质量。千克之王即将退位。

关键的是，导致“巴黎千克”倾倒的大部分关键工作都是在国家物理实验室进行的，已故的布莱恩·基布尔(Bryan Kibble)在那里发明了该装置的基本概念，该装置将取代布里特伊展馆(Pavillon de Breteuil)中的铂铱合金锭。基布尔天平(Kibble balance)是通过测量产生电磁力所需的电流，电磁力等于作用在质量上的重力。第二阶段允许电磁力通过一个基本常数来确定，即普朗克常数，这个常数将来会被用来定义千克。这些机器将提供称重物体的标准 —— 这意味着不再需要对旧合金块进行除尘，以确保它们保持纯净和精确。

然而，开发基布尔天平 （Kibble balance）是一项非常复杂的业务，因为天平在使用时必须达到非常高的精确度。基布尔的一位前同事是伊恩·罗宾逊，他是实验室工程、材料和电气科学系的研究员。他正在领导一个国际研究小组，以创造简单而准确的基布尔平衡，以满足这一需求。

科学家们认为做这项工作的一个关键原因就是可以提供国际安全保障，假如有一天布里特伊宫被烧毁，拱顶里的公斤原型也融化了，我们就没有参考资料留给世界的公制重量系统了。这将会引发混乱，毕竟千克的当前基准定义还是巴黎的那个合金圆柱体的重量。但是，这种脆弱性将很快成为过去。我们将改变这一切，我们将创造一种方法来精确称重千克，直到时间结束。我们将从一个单一的失败点上解放出来。

替代千克之王的另一个主要动机是越来越精确的测量需求。比如，制药公司希望使用那些必须以百万分之一克甚至十亿分之一克来衡量的成分。我们需要准备好以这种精确度称量物质。

在用普朗克常数的单位来代替巴黎千克时，科学家们不得不把技术推向极限，尽管从某种意义上说，它们只是赶上了现在用来定义我们测量存在的其他基本单位的所有其他方法，例如时间和长度。这些都是在基本过程方面确定的。

考虑长度的基本单位，米。 它最初被认为是从赤道到北极的距离的千万分之一，然后被巴黎的铂金棒取代。 今天，它被指定为光在真空中行进1 / 299,792,458秒的距离。

同样，秒做为时间的基本单位，它曾经被规定为平均每天的1/86400。然而，地球的自转是可变的，这使得很难精确地测量时间。结果，现在秒被确立为铯原子振动9192631770次，不多也不少。

事实上，除了一个例外，我们用来衡量我们周围世界的所有单位 —— 它们构成了国际单位系统 —— 今天都是根据基本的普遍概念加以规定的。这包括开尔文，温度的基本单位，以及定义电流和发光强度的常数。

在巴黎，只有一种人造物体，即那块合金，还在继续定义千克的重量。它的存在可以追溯到路易十六时期的一种新度量衡制，这种度量衡制将不受诸如君主手臂长度等不可预测因素的影响。这个公制是在1791年提出的，千克是由给定体积的水在0摄氏度时的质量来定义的。

在接下来的100年里，千克被一次又一次地重新定义，而越来越多的国家加入法国采用公制系统，受国际贸易增长和制成品重量标准化的刺激。 最终，国际计量表大会于1875年由17个国家签署。 （值得注意的是，英国直到几年后才签署，揭示了另一个常数。）

像米和千克这样的单位原型物品都保存在巴黎，然后被复制并送往其他国家。总的来说，这是一个相当准确的过程。世界各地使用的所有其他千克锭都是从巴黎的IPK复制过来的，重量非常接近这个标准。它们的重量都在布里特伊宫保存的主要合金锭的一毫克以内。然而，现在和未来，我们需要更高的精度，这将由基布尔天平提供，它将最终取代巴黎合金锭 —— 千克之王。

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