第64章 现代常用国际单位科普(中)弹幕瞬间热闹起来。
天幕上的旁白继续。
“1799年,测量完成。根据测量结果,法国制造了一根纯铂制成的‘米原器’。”
“一根横截面为矩形的铂金棒,两端之间的距离被定义为一米。”
“这根米原器被保存在巴黎,成为全世界长度测量的标准。”
弹幕:
所以后来的人类才会改用更稳定的东西来做定义。】
用自然界的永恒之物来定义单位,才是长久之计。】
天幕上的旁白话锋一转。
“到了1960年,科学家发现:地球不是完美的球形,米原器也会随着时间和温度的变化而发生微小的形变。”
“于是,他们改用光来定义米。”
“1983年,国际计量大会通过了现行定义:”
“也就是说,1米被重新定义为:光在不到三亿分之一秒的时间里走过的距离。”
弹幕:
而一米,就是光在极短极短的时间里跑过的距离。
这个定义,用的是宇宙中最快的东西来做标尺,看起来比地球稳定多了。】
用光速来定义长度,这个定义是永恒的,不会因为时间推移而改变。
这是物理学上的一种进步。】
米依赖于秒,而秒的定义,估计天幕稍后会讲,应该也是基于自然常数。】
所以,只要你能精确地测量时间,就能精确地测量长度。】
天幕上的画面切换到了“千克”的部分。
旁白继续。
“说完了长度,我们来说质量。”
“千克,是国际单位制中质量的基本单位。它的历史,比米还要曲折一些。”
“千克最初的定义是:4摄氏度时,一立方分米纯水的质量。”
“也就是说,一立方分米的水有多重,一千克就有多重。”
弹幕:
换算过来,大约是一升水。】
4摄氏度的纯水,这个条件很苛刻。普通人做不到。】
天幕上的旁白继续。
“到了1889年,科学家发现用水来定义千克不够稳定。”
“于是,他们改用实物原器。国际计量局制造了一个铂铱合金的圆柱体,高和直径都是39毫米,并将其定义为1千克。”
“这个圆柱体被称为‘国际千克原器’,被保存在巴黎郊外的一个恒温恒湿的地下室里。”
“全球各国的千克标准,都要定期去巴黎和它比对。”
弹幕:
万一原器坏了,或者被偷了,全世界都乱套。】
天幕上的旁白话锋再次转折。
“但是,实物原器有一个致命的缺点,它会变。”
“虽然铂铱合金非常稳定,但随着时间的推移,国际千克原器的质量还是发生了极其微小的变化:”
“大约50微克,相当于一粒尘埃的重量。”
“50微克的偏差,对买菜来说无关紧要,但对科学研究来说,这就是灾难。”
弹幕:
但就是这样微小的偏差,可能会影响到整个物理学体系的精确性。科学,容不得半点马虎。】
用水定义千克虽然直观,但不够精确;用铂铱合金定义千克虽然精确,但会随时间改变。这似乎是一个两难的困境。】
就像长度定义用光速一样,质量定义可以用普朗克常数。
普朗克常数是宇宙中永恒不变的常数,用它来定义质量,就可以摆脱实物原器的限制。】
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