进无止境的计量单位(2)
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19世纪末，科学家在实验中发现镉的红色谱线具有非常好的清晰度和复现性。1927年，国际上决定用这条谱线作为光谱学的长度标准，这是科学家找到的第一个可用来定义米的非实物标准。
人们后来又发现，氪-86的橙色谱线比镉红线还要优越。1960年，在第11届国际计量大会上，决定用氪-86橙线代替镉红线，由此把1米长度定为氪-86原子在两个特定能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍。国际千克原器瓦特天平
但是，由于原子光谱的波长太短，又容易受到电流、温度等因素的影响，因此精度仍受限制。科学家发现，用激光代替氪谱线可进一步提高长度测量的精度。
1983年10月，第17届国际计量大会通过了米的新定义：1米是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内的行程长度。此次关于米的定义是长度计量科学史上的一次革命，具有非常重要的科学意义。把光速作为一个精确的常数，可以把长度单位统一到时间计量上，这样就可以利用时间计量的高精度来提高长度计量的精度了。
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千克：百年寿星让位
我们常说的度量衡，其中的“衡”指的就是测量物体轻重(质量)的工具，比如古代的杆秤以及现代的电子秤等。国际单位制中的质量单位为千克，在现代社会中应用十分广泛。
千克的“诞生地”也在法国，第一个千克原器存放于巴黎档案局，也叫“档案千克”。1799年，法国科学家最初提出的千克定义是：1立方分米纯水在最大密度(温度约为4℃)时的质量定为1千克。很显然，最初的千克质量单位是由长度单位米推导出来的。
后来，科学家发现这个用纯铂制成的千克原器基准并不准确。1878年，国际计量局制造了几个千克原器的复制品，为含90%铂和10%铱的铂铱合金圆柱体。1889年，在第一届国际计量大会上，决定把其中质量最接近原千克原器的一个作为国际千克原器，并存放于国际计量局。1901年，第三届国际计量大会对千克定义做出明确规定，千克是质量单位，等于国际千克原器的质量。
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作为国际单位制的基石，国际千克原器迄今已经有129年的历史了。曾几何时，拥有国际千克原器的物理副本是一个国家的无上荣耀，因为只有《米制公约》组织成员国才能拥有国际千克原器的物理副本。
然而，在国际单位制的7个基本量中，千克是目前唯一依靠实物基准进行复现的。实物基准往往容易受到环境的影响，在长期稳定性方面存在局限性。
科学家发现，经过100多年岁月的洗礼，国际千克原器与其副本已经出现了50微克的误差。也许这50微克的误差对我们的日常生活影响不大，但是在尖端科技领域那影响可就大了。
其实，计量科学家早就在思考这样的问题，那就是如何用自然基准取代实物基准来重新定义千克。据悉，一个关于用普朗克常数重新定义千克的提案，有可能成为国际标准。
普朗克常数是一个用以描述量子大小的物理常数，在量子力学中占有极其重要的地位。然而，普朗克常数需要通过实验来确定，因此其精度高低取决于实验仪器的测量精度。普朗克常数的高度精密测量需要借助于一种极为复杂的天平—瓦特天平，它由布里安·基布尔在1975年发明，因此又被称为基布尔天平。
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2018年11月，国际千克原器或将寿终正寝，利用瓦特天平获得的普朗克常数将用于千克的重新定义。届时，千克基准将正式步入量子时代。
开尔文：感知冷暖更准
开尔文是英国著名的物理学家，在电磁学和热力学方面都取得了很大的成就。特别是在热力学方面，他是热力学第二定律的奠基人之一，并创立了热力学温标。热力学温标也称绝对温标或开尔文温标。1954年，开尔文被确定为温度的基本单位，并规定了热力学温度单位的定义，即选取水的三相点为基本定点，并定义其温度为273.16开尔文。
1967年，第13届国际计量大会给出开尔文的正式定义，即1开尔文等于水三相点热力学温度的1/273.16。那么，什么是水的三相点呢？水的三相点是指水的固、液、气三相平衡共存时的温度，水的三相点温度和压强分别为273.16K和611.73Pa。
其实，在我们的生活中常用的温标为摄氏温标，它是由18世纪瑞典天文学家摄尔修斯提出来的。摄氏温标规定：在标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，水的沸点为100℃，中间划分为100等份，每等份为1℃。
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热力学温标与摄氏温标也是有联系的。比如，热力学温标规定了温度的极点—绝对零度(0K，约-273.16℃)，以此温度点作为温标的出发点，而热力学温标的分度间隔与摄氏温标的间隔是一致的。
热力学温标是一个纯理论上的温标，主要应用于科学技术研究领域。现在，基于水的三相点的定义存在一定的缺陷，因此，重新定义开尔文很早就被列入了议程。
不久之后，开尔文将采用基于玻耳兹曼常数的新定义。玻耳兹曼常数是以奥地利物理学家玻耳兹曼命名的一个物理常数，它能够把气体分子的平均动能与绝对温度联系起来。利用玻耳兹曼常数重新定义开尔文，可以提高极端低温和极端高温下的测量精度。
在中国计量科学研究院2017年度十大科技事件評选中，我国科学家为开尔文重新定义进行的玻耳兹曼常数测量名列其中。科学家采用声学共鸣法和噪声法两种方法测量的玻耳兹曼常数皆被国际科学技术数据委员会(CODATA)收录，从而为开尔文重新定义做出了重要贡献。, http://www.100md.com(苏更林)