少年说‖元宝(176):国际标准单位

在生活中,处处离不开单位。对于一米、一千克和一秒来说,大家一定心中有数。而对于一摩尔、一坎德拉、一开尔文和一安培来说,大家也许很陌生。然而米、千克、秒、开尔文、坎德拉、摩尔、安培,是国际七大标准单位。其它国际公认单位,都是这7个单位,经过运算得出的,比如速度:米/秒,就是长度除以时间单位得到的。
有了标准单位,人们对事物的衡量就有了基准。但每个基准又以什么为标准却是一件不易确定的事。为了使基准更加精确,人们就用自然界中非常稳定的标准来定义。比如米是以光速来确定的,1的具体定义是光在299792458分之1秒内在真空中传播的距离。这可比最初以一个国王的手臂长度定义为一米要精确得多。

1889年第一届国际计量大会确定的“米原器” 

然而,千克这个质量单位就没有米那么幸运,一直也没有找到一个准确基准。人们只好以一升纯净水在4摄氏度时的质量为1千克,并在1791年,用铂铱合金,制造了1千克标准砝码IPK,以该砝码为标准1千克,并制造复制品,向世界各地提供。以具体器物作为标准,很难保证器物自身不发生变化。比如在2015年对IPK校准时,发现IPK少了15微克,这比一根头发丝还轻,但却是在度量衡中的大新闻。于是IPK被淘汰了,人们开始寻找其他方法定义千克。很快,人们发现普朗克常数可以定义千克。普朗克常数是一个物理常数,用来描述量子大小。定义1千克的方法为把移动1千克质量所需的机械力换算成电磁力,再通过质能转化公式算出质量。
国际千克原器IPK
再说说剩下的5个单位,对于这5个单位基准的变迁,你有兴趣的话可以自己百度一下,在此就不一一说明了。接下来我直接说明它们的定义。
秒:时间单位。铯133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波周期的9,192,631,770倍的时间。这个定义提到的铯原子必须在绝对零度和零磁场环境下。
开尔文:温度单位。1开尔文是对应玻尔兹曼常数为1.380649×10^-23J·K^-1的热力学温度。当然,大家可能看不懂。其实一开尔文对应的温度也是一摄氏度,只不过开尔文是以-273.15摄氏度为0开尔文的,即摄氏度=开尔文+273.15,比如0摄氏度就等于0+273.15开尔文,也就是273.15开尔文。
摩尔:物质量的单位。1摩尔就是包含6.02214076×10^23个原子或分子的物质量。
安培:电流强度单位。1s内通过导体某一横截面的1/1.602176634×10^19个电荷移动所产生的电流强度。
坎德拉:发光强度单位。1坎德拉是一光源在给定方向上发出频率为540×10^12s⁻¹的单色辐射,且在此方向上的辐射强度为(683)⁻¹kg·m²·s⁻³时的发光强度。

在上面七个国际单位中,坎德拉意思是“用兽油制作的蜡烛,米、秒、克是怎么来的,我也说不清楚。而安培、摩尔和开尔文都是科学家的名字。以科学家命名的单位还很多,比如牛顿、瓦特、伏特、帕斯卡等。那么问题来了,1元宝,你觉得应该是什么含义呢?我来告诉你吧。在元代1元宝就是重五十两的银锭。而那会的一两为现在的37.3克,一元宝就相当于现在的1865克白银。

元代 的“扬州元宝”,元宝成为“元宝”的样子还是后几代的事儿。

作者简介:金元宝,男,2007年10月生,五年级“求知少年”。『小小少年说』公号创建者,周五专栏小作者。自2016年3月25日起,每周一篇,纪录成长。


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