每公斤是多重（1公斤有多重是谁规定的）

认识长度和重量是小朋友数学启蒙的一个重要内容，但是当你跟娃说，你看这块肉啊，你拎一下啊，这么重就是1公斤，他一定会给你发出灵魂拷问：为什么啊！？

面对这种灵魂拷问，很多人给出的答案可能都很简单粗暴——因为这个都是人们规定好的呀，人们规定这么重是1公斤它就是1公斤咯！

这个答案当然也不能算错，因为1公斤是多重，当然是由人来规定的，但问题是，这个1公斤到底是多重是怎么规定的呢？或者换个问法：我怎么知道1公斤到底是多重呢？

有人说，用秤称一下不就好了吗？唔，那你凭什么相信这个秤是准确的呢？或者换个问法：生产秤的厂家，用什么东西来做标准才能知道自己的秤是准确的呢？

昨天是个好日子，大家大概都忙着表白了，有一则新闻不知道大家有没有看到，就是新的国际基本单位定义于5月20日正式启用了：

这则新闻里面提到，包括千克在内的4个基本单位有了新的定义，这到底是怎么回事？借这个机会，我觉得正好回答一下娃的灵魂拷问：1公斤到底是多重呢？

1公斤，其实按标准说法应该叫1千克，它最开始的定义就是1立方分米的水的重量。但是，水这个东西吧，它的密度是会随着温度改变的，密度一改变，同样体积的水的重量也就改变了，这变来变去的怎么能行呢？于是，1795年，法国第一次在法律中规定，1千克就是1立方分米的水在0度时的重量。

后来人们又发现，0度这个点并不是很稳定，因为0度是水的冰点，水一结冰，测出来的体积又不准了，这也不能行啊。后来科学家发现，4度的时候，水的密度是最大的，也就是说，这是一个水的密度最稳定的温度点。于是，1799年，法国又把这个定义给改了，改成了4度时1立方分米的水的重量。

1立方分米也就是1升啦

1立方分米也就是1升啦

尽管人们对千克这个单位有了一个定义，但是这个重量总得有个实物的标准来方便比较，毕竟不能每次都灌一桶水是吧？于是，还是在1799年，随着新定义的发布，科学家对“4度时1立方分米的水的重量”进行了精密的（只能说是在当时的条件下最精密的吧）测定，并用纯铂铸造了一个同样重量的金属块，这就是最早的“千克原器”。有了千克原器，那么千克的定义就变成了这个金属块的重量。不管你生产秤也好，还是制定什么其他的标准也好，都要按照这个金属块的重量为标准来进行。

到这个时候为止，所有这些工作还都是法国人在搞，但到了十九世纪，度量衡就渐渐变成了一个国际问题。法国在这件事上已经有了标准，那当然希望大家都按照他们的标准来搞。于是，法国就出钱赞助开了一系列国际会议，请各个国家的代表都来吃吃喝喝玩玩，最后签了一份协议，说我们以后再度量衡这块都用我们法国的标准吧，这套标准其实也就是我们今天所熟悉的以米、千克为代表的“公制单位”。

有了千克原器，是不是问题就解决了呢？太天真了。这个千克原器，如果每次都要拿出来做标准来比，那是不是很容易坏呢？坏不坏先不说，这拿来拿去的，沾了一粒灰上去，重量不就变了吗？就算不沾灰，金属也是会热胀冷缩的，还会氧化腐蚀，如果原器的重量一变，那岂不是全世界的秤都得跟着变呢？感觉我的体重都不准了呢。

为了解决这个问题，人们想了这么个办法。我可以造一些这个千克原器的复制品，平常用的时候，都跟这个复制品去比，然后没过几年再把这些复制品跟正品比来校准一下，这样不就行了么？而且，人们还发现，用90%的铂和10%的铱制成的合金，比纯铂更稳定，也更耐氧化和腐蚀，于是人们就用铂铱合金重新造了一个千克原器，替代了原来法国的那个，这个新的千克原器就叫做“国际千克原器”，当然了，它还是放在法国保管，一直到现在。同时，人们也用同样的铂铱合金造了一些复制品，这些复制品就是平时代替千克原器拿出来用来作为标准使用的。

国际千克原器长什么样呢？它是一个直径和高度均为39.17mm的圆柱体，其实就是很小的一块像砝码一样的东西。为了最大限度地保持稳定，这块东西被加了三层玻璃罩子，里面抽了真空，然后再放进法国巴黎国际计量局地下室的保险箱里。不仅如此，这块东西40年才会被拿出来一次，进行清洗和测量，到现在为止也就被拿出来过3次。

传说中的国际千克原器

传说中的国际千克原器

即便如此，100多年过去了，这个原器和其他复制品之间的重量差距也开始越来越大，误差已经达到了几十微克。问题是，没人知道到底是复制品不准了呢，还是这个原器本身也不准了——这个问题是无解的。

可能你会说，几十微克才那么一点点，好像也没什么关系嘛？没错，对我们的日常生活来说，确实没什么关系，但是几十微克已经相当于几亿亿个原子的重量了，对于精密测量来说，这个误差简直是十万八千里了。

更重要的是，千克不止是一个质量单位这么简单，很多其他的单位也都是在千克的基础上定义的。比如说我们都知道力的单位是牛顿，而1牛顿的定义是让1千克的物体产生1m/s²的加速度所需要的力——你看，这里面还是出现了千克。

不仅如此，很多其他的单位还是用牛顿来定义的。比如能量的单位焦耳，1焦耳是1牛顿的力使物体移动1米所做的功，而功率的单位瓦特则是代表单位时间所做的功，这个连锁反应最终又传递到了电磁学的几乎所有单位，而电磁学又跟光学密不可分，结果光学的单位也都跟千克有关系——这就好像一叠多米诺骨牌，推到了一张，其他的就全都要倒下去。

其他基本单位与千克之间的依赖关系

其他基本单位与千克之间的依赖关系

这可怎么办呢？我们知道，二十世纪是量子力学的世纪，现在连小宝宝都要学量子力学了，比如说小扎的这张很有名的照片：

所谓量子，说的就是能量其实不是连续的，而是一份一份的，最小的那个一份能量就叫做一个量子，这一份能量的大小，我们可以用普朗克常数（h）来描述。量子力学的好处是放之四海而皆准，也就是说，量子力学的研究对象是最基本的粒子和能量，它基本上描述了宇宙的基本法则，所以在我们这个宇宙中，量子力学里的基本常数在任何时候都是不变的，当然，普朗克常数也不例外。

普朗克常数是这样定义的：

我们发现普朗克常数的量纲（单位）是千克、米和秒，其中米和秒是已经利用量子力学原理定义过了的，具体是：

1秒等于铯133原子基态超精细能级分裂9，192，631，770次所需要的时间

1米等于光在299，792，458分之1秒中所传播的距离

那么利用上面两个定义，再加上普朗克常数，我们就可以得到千克的定义啦。这个定义是纯粹基于量子力学常数的，跟任何实物都没有关系，因此，那个国际千克原器也就可以在新定义生效的那一天——也就是2019年5月20日——正式扔到垃圾桶里去啦！

额，当然了，不会真的扔到垃圾桶里去，毕竟是个百年文物呢，总得留作纪念大，所以它依然还会放在原来那个地下保险箱里，只是再也不会拿出来用了而已。

2019年5月20日是一个具有重大意义的日子，因为从这一天开始，所有的基本国际单位的定义全部都变成了基于物理常数的定义，这让我们的国际单位变得更稳定了——当然了，对于普通人来说，这个改变似乎并不会带来什么影响就是了——比如说，你的体重也不会因此就变了，哈哈。

最后我们来看一下新的国际单位体系：

看着上面的图，让我们来重新认识一下7大基本国际单位吧：

看着上面的图，让我们来重新认识一下7大基本国际单位吧：

时间：秒（s）

根据铯133原子基态超精细能级分裂频率（Δν）定义

长度：米（m）

根据光速（c）和秒定义

质量：千克（kg）

根据普朗克常数（h）、秒和米定义

物质的量：摩尔（mol）

根据阿伏伽德罗常数（NA）定义

电流：安培（A）

根据基本电荷（e）和秒定义

温度：开尔文（K）

根据玻尔兹曼常数（k）、米、秒和千克定义

光强：坎德拉（cd）

根据坎德拉常数（Kcd）、米、秒和千克定义

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