【找灵感】似乎一千克不再是一千克了,巴黎的国际千克原器还有价值吗?
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【找灵感】似乎一千克不再是一千克了,巴黎的国际千克原器还有价值吗?

19世纪,欧洲殖民主义如日中天,英国和法国两大帝国对手达成协议,不仅要瓜分世界还要平分宇宙。描述宇宙的能力取决于科学家把发明与长度、时间和质量的基本量联系起来的能力。英国控制了时间,这也是为什么地球零度经线—当时确定地球自转和全球时刻的标准—会以经过英国伦敦郊区东南格林尼治为准。法国则包揽了长度和质量的标准。

法国将长度与质量标准以两个金属块的形式封存在玻璃罩中,交由位于法国郊区塞夫尔的国际计量局保管。1米是指一根铂铱特殊合金杆两端划痕间的距离。1千克是指一个类似特殊合金的质量。令英国人懊恼的是,英尺和英镑只是合法衡量这两种基本量的单位。

科学永无止境。时间而今已有铯原子钟为标准,距离也改由光每秒的位移(铯原子已衡量秒),近年来,人们很容易购置相关精密设备来衡量速度。然而,质量标准仍安然无恙地安放在巴黎,储存在酷似奶酪盖的三层玻璃罩内(见上图),用于防止有物质附着或被腐蚀而变质。

不幸的是,“奶酪盖”失效了。过去几年,千克原器增重或失重,具体情况无人能确定(见另文)。但能确定的是它的质量较之1889年有所改变。这是绝妙的报纸头条新闻。这份圣诞节后的礼物—国际千克原器增重,对记者而言虽然还没有自己体重增加那么糟糕,却令物理学家们尴尬不已,因为他们再也无法确定宇宙一切物体的质量。

科学界因而满心欢喜,终于摆脱这个金属块的束缚,但也将致力于客观定义质量—比如以质子质量为标准,但总会碰到一大难题:“如何测量呢?”尽管科学家们而今拥有测量铯原子和光速的精密仪器,但测量质量的仪器仍停滞不前—还是得靠巴黎的科学家们时不时把千克原器从玻璃罩中取出,放在天平上称量。

有的物理学家坚信总会找到解决之道:需要使用普朗克常数(量子力学的基本原理),光速和名为功率天平的装置。如果明年的会议同意此想法,巴黎的千克原器将终于成为多余。但功率天平本身就备受诟病,因为其价格高昂。

我思故我在

不再需要借助一块拿破仑时代的金属块来测量物体质量,将意味着各种测量方法都基于普遍真理而非仅仅使用历史文物。全球的测量中心都将对此表示欢迎。然而,测量仍然需要人脑来完成,需要人来决定测量什么,如何测量才最合理,即使用何种工具来定义宇宙中被测量的物体。法国人至少可以自我安慰:虽然质量标准不再属于巴黎,至少坐标仍然是笛卡尔坐标。

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Via i黑马 By 经济学人 译者:幸福、_找不到

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