Re: [新闻] 科学家的噩梦:世界通用的1公斤缩水了!

楼主: SweetLee (人生如戲)   2015-10-01 10:05:16
※ 引述《willreturn ( )》之铭言:
: 1.媒体来源: 风传媒
: 2.完整新闻标题:
: 它变,全世界都得跟着变!科学家的噩梦:世界通用的“1公斤”缩水了
: 3.完整新闻内文:
: 什么都不做就改变体重,大概是许多人的梦想,但如果体重上升的话,恐怕就变成噩梦。
: 现在科学家也有个噩梦,那就是,1公斤可能不再是1000公克!
: 大K的传说:只有3位科学家碰在一起 才能把大K拿出来
: 我们熟悉的“公斤”,其实在 100 多年前才被定义出来,原本的定义是摄氏 0 度时,1000 毫升的水等于 1 公斤,但是水的密度会随温度改变,纯水也很难取得。
: 1889 年,国际度量衡大会(CGPM)打造了一个铂铱合金的圆柱体,称为国际公斤原器(international prototype of kilogram,简称IPK),它的重量,从此就是世界通用的“1公斤”,也是世上唯一还在用实物当成标准的国际单位。
: 和高尔夫球差不多大的公斤原器,被科学家暱称为“大K”(Le Grand K/Big K),大K有 40 个“同胞手足”,被送到世界各地给人们当成标准,每隔许多年会拿出来校准,为了排除所有会影响大K重量的因素,大K被锁在巴黎近郊国际度量衡总部的三层真空玻璃罩里,只有分别握有钥匙的三位科学家聚在一起,才能把大K拿出来。百年来大K只跟手足聚首过3次,科学家几乎不敢碰触,连清洁也要利用蒸气。
: 大K的烦恼:差一点,就差很大!
: 可是这样重重保护下,大K 还是缩水了! 随着科技日新月异,1992 年科学家不安地察觉——不知道是“手足们”变重,还是大K受损,几经校对之后,大K的体重竟然减少了50微克!也就是说公斤原本等于 1000 公克,现在等于1000 公克减去 50 微克。
: 50 微克有多重呢?其实,大概就是一粒沙子的重量。只是一粒沙子的重量,为什么科学家要这么紧张?
: 原来,“公斤”代表着质量单位,和公斤相关的测量单位非常多,例如力学单位“牛顿”,它的定义就是“使质量 1 公斤的物体拥有 1 m/s2 加速度的力”。牛顿也拿来协助定义压力单位“帕斯卡”。还不止这样,能量单位“焦耳”的定义也跟牛顿有关,焦耳又被用来定义电力的单位“瓦特”,瓦特又是亮度单位“烛光”定义的一部份总而言之,如果让质量单位随着大K 一起缩水,这些测量单位统统会跟着改变!
: 这样的巨变简直就是蝴蝶效应,除了学术研究之外,医学界、工程界--讲求精密测量的科学科技全都得跟着改变,那会是多可怕的灾难?因此,一定要找个方法重新定义“公斤”,但又不会影响到现行的标准。
: 让大K功成身退的方法:天平还是硅球?
: 从实物标准,转化为不易改变的物理量标准,人类已经有了经验,“公尺”的定义过去也是依照一条铂铱合金棒子的长度,1983 年之后就改为“光在真空中前进 1/299,792,458秒的距离”。看起来比较复杂,但才能确保这个标准不易变动。
: 面对大K 的问题,科学家已经找出两个可能的解决之道,其中之一就是一颗同为 1 公斤的漂亮硅球。
: 这颗硅球由“硅 28”组成,硅 28 是硅的同位素中最稳定的一种,多亏半导体工业的高度发展,科学家已经有办法制造纯度非常高的硅球。但是,并不是要用硅球取代大K,而是计算球里面的硅原子数量,就像计算口香糖机里面有几颗口香糖球一样,一公斤的硅球里面有几个硅原子?算出来的答案,很可能就会成为新的“公斤”定义。
: 数原子的方法属于化学里很重要的概念“亚弗加厥常数”,也就是“莫耳”。12 公克重的碳 12 里,有着约 6.0221367x10^23 个碳原子,这个数量就是 1 莫耳,这个数值就是亚弗加厥常数。人类的技术无法测量 1 个碳原子或硅原子的重量,因此无论碳还是硅,其实都是估计值,只是硅 28 的结晶体近乎完美,每个原子所占空间几乎相同,所以是目前测量出误差值最小的方法。
: 另外一派科学家,则希望可以使用“瓦特天平”来重新定义公斤,由于载有电流的线圈可以产生磁力,如果放上 1 公斤的珐码,测量需要多少电功率才能与珐码达到平衡,得到的能量数值也可以成为公斤的定义。
: 这个方法当然也有缺点,并不是每个地方的重力都一样,而且瓦特天平可能受到震动、空气浮力或电流外漏等影响,需要非常稳定的空间才能测量。所以现在国际度量衡大会仍然犹疑不定,还没选出即将取代大K的方法。
: 你比较喜欢哪个方法呢?可以确定的是,几年之内大K就要“退役”,不过凭它 100 多年来的功劳,恐怕还是逃不了被锁在博物馆罩子里的命运!
: 4.完整新闻连结 (或短网址):
: http://goo.gl/oejme4
: 5.备注:
: 现在记者居然能写出这么高水准的科学文章,太意外了,
: 哪来这么厉害的记者,感觉就是正妹~
: 不过到底为什么大K会缩水?是哪个家伙去偷摸人家几把的吗?
不好意思 以下是从小鲁国中学过的印象来的
纯讨论 有错的话请批小力一点
我印象中应该是摄氏4度吧?
摄氏0度的水 应该处于快要相变的状态了 密度变化的斜率应该不小
不过记得摄氏温度0度的定义
是水在一大气压下的熔点温度
那这个压力嘛 又是需要先定义出"公斤" 才有办法定义压力
所以用温度来定义公斤是有问题的
要嘛就定义"水密度为高的温度下 一公升的质量"
这样才不会变成 定义公斤需要先定义温度 定义温度需要先定义压力
然后定义压力又需要先定义公斤的窘境
所以当时最后可能只能用公斤原器这种方式 先把他当成公斤的标准 打破循环
所以这个一错 温度和压力也都会影响到
话说回来 如果跟其他40个复制品比较之下 确定是原器缩水的话
那就把他加回来50mg 或是再重新做一个就没事了嘛
都做了41个了 再多做一个会很难吗?
作者: rayba (rayba)   2015-10-01 10:06:00
只要作为标准的玩具重量统一 , 那他就是一公斤管你是不是原器缩水 , 只要没有两套标准他就是唯一啊
作者: btaro (千山我独行)   2015-10-01 10:07:00
不同批误差绝对比这个大
作者: amovie ( )   2015-10-01 10:09:00
不是多做一个少做一个的问题 而是想做一个持久不变的所以才改用“硅 28”的硅球
作者: kaky (菩提本无树明镜亦非台)   2015-10-01 10:11:00
"复制品比较之下 确定是原器缩水" 为什么不是复制品长大?
作者: cckkyle (水树奈々)   2015-10-01 10:15:00
最好其他科学家都是白痴没想过
作者: deimson (阿建)   2015-10-01 10:43:00
40个复制品有的变重有的缩水,你觉得勒
作者: deluxe (deluxe)   2015-10-01 11:15:00
是微克不是毫克

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