明天是第20個“世界計量日”，第26屆國際計量會議通過的關(guān)于國際單位制（SI）基本單位改革的決議生效施行。市市場監(jiān)管局說，我國從明天起實施經(jīng)修訂后的新國際單位制（SI）。其中，質(zhì)量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”、物質(zhì)的量單位“摩爾”等4個SI基本單位的定義將由常數(shù)定義，加之此前對時間單位“秒”、長度單位“米”和發(fā)光硬度單位“坎德拉”的重新定義，此后，國際計量單位制的7個基本單位全部實現(xiàn)由常數(shù)定義。TA們究竟有什么變化？
哪些是國際單位制（SI）
國際單位制SI是從“米制”發(fā)展上去的國際通用的檢測語言，是人類描述和定義世間萬物的標尺。國際單位制規(guī)定了7個具有嚴格定義的基本單位，分別是時間單位“秒”、長度單位“米”、質(zhì)量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”、物質(zhì)的量單位“摩爾”和發(fā)光硬度單位“坎德拉”。它們好比7塊彼此獨立又互相支撐的“基石”，構(gòu)成了國際單位制的“地基”。國際單位制規(guī)定的其它單位，如力的單位牛頓、電壓單位伏特、能量單位焦耳等等，都可以由這7個基本單位組合導入。
“米制”在成立時的愿景即是“為全人類所用，在任何時代適用”。其本意是用一種全球一致的“自然常數(shù)”而非某種主觀的標準來定義單位，進而保障單位的常年穩(wěn)定性。1米最早被定義為通過倫敦的月球子午線寬度的四千萬分之一。而面積、體積和質(zhì)量等貿(mào)易、商業(yè)以及稅收等領(lǐng)域所需的其它單位，則通過“米”來定義。經(jīng)過數(shù)六年的發(fā)展，到1960年，第11屆CGPM將包含六個基本單位的單位制命名為國際單位制（SI），即：米、千克、秒、安培、開爾文和坎德拉。國際單位制（SI）相關(guān)單位被世界共同采納。1967年，基于銫原子的特點，即能級超精細基態(tài)躍遷的頻度重新定義了秒，實現(xiàn)了從“天文秒”到“原子秒”跨越。1971年，第14屆CGPM將摩爾（物質(zhì)的量的基本單位）列為SI基本單位之一。1983年水的密度國際單位，米被定義為光在真空中于1/299792458秒內(nèi)行進的距離，這是SI中的基本單位首次以基本常數(shù)——光速來定義。
國際單位制（SI）新定義
這次實行的新國際單位制，是將7個基本單位中的4個，即千克、安培、開爾文和摩爾將分別改由普朗克常數(shù)、基本電荷常數(shù)、玻爾茲曼常數(shù)和阿伏伽德羅常數(shù)來定義；另外3個基本單位在定義的敘述上也做了相應(yīng)調(diào)整，以與這次修訂的4個基本單位相一致。
自2019年5月20日起，國際單位的7個基本單位將全部由基本數(shù)學常數(shù)定義，這種常數(shù)如下：
其中，單位赫茲、焦耳、庫倫、流明、瓦特的符號為Hz、J、C、lm、W，它們分別與單位秒（s）、米（m）、千克（kg）、安培（A）、開爾文（K）、摩爾（mol）、坎德拉（cd）相關(guān)聯(lián)，互相之間的關(guān)系為Hz=s-1，J=kgm2s-2，C=As,lm=cdm2m-2=cdsr，W=m2kgs-3。
自2019年5月20日起，SI基本單位采用以下定義：
改變了哪些？
從新定義的深層意義來看，國際單位制的變化是“巨大”的。
1.定義的基礎(chǔ)變了。
以千克的現(xiàn)行定義為例，1千克精確等于國際計量局保存的國際千克原器（IPK）的質(zhì)量。據(jù)國際計量局數(shù)據(jù)顯示，國際千克原器服役近130年來，它的質(zhì)量與各國保存的質(zhì)量基準、國際計量局官方作證基準的一致性出現(xiàn)了約50毫克的誤差，但國際千克原器的質(zhì)量是否發(fā)生了變化水的密度國際單位，具體變化了多少至今仍是一個謎。用基本數(shù)學常數(shù)h重新定義千克后，質(zhì)量單位將愈加穩(wěn)定，我們何必害怕國際千克原器質(zhì)量甩尾可能給全球質(zhì)量量值統(tǒng)一帶來的問題。
檢測基礎(chǔ)的常年穩(wěn)定，對于人類面臨的重大挑戰(zhàn)，非常是環(huán)境與氣候變化、地球運動檢測等特別重要。必須有一個能在很長時間內(nèi)保持穩(wěn)定的參考標準，能夠獲得可靠的檢測數(shù)據(jù)。
2.定義的時空變了。
化學定理是放之宇宙而皆準的，但檢測卻有不少的人為誘因。最早的千克是用1個標準大氣壓下1立方厘米純水在4攝氏度時的質(zhì)量定義的，這實際上遭到了氣溫、氣壓、水和容器等環(huán)境誘因和檢測過程的限制。人們在19世紀末采用最先進的材料和工藝塑造了國際千克原器，目的也是為了規(guī)避這種限制。并且，國際千克原器有且只有一個，無論它的質(zhì)量是否發(fā)生飄移，各國計量院仍須以它為準，定期到坐落加拿大的國際計量局校正自己的千克原器。新定義生效后，理論上任何地方的任何人，都可以按照定義復(fù)現(xiàn)1千克。
國際單位制的客觀通用性除了意味著國際檢測界多年的宿愿正在逐步成為現(xiàn)實，更意味著全球量值統(tǒng)一有了更寬廣而方便的途徑：芯片級的傳感將可以在工業(yè)產(chǎn)品流水線上實現(xiàn)對國際單位制的追溯，物聯(lián)網(wǎng)各個終端采集的數(shù)據(jù)由此可以實現(xiàn)可比——無時無處不在的最佳檢測，將帶動計量管理模式的變革創(chuàng)新，釋放計量量子化改革效能，有助于提升智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量水平，有利于實現(xiàn)公正貿(mào)易、安全醫(yī)療等。
3.定義的范圍變了。
修訂前的開爾文定義僅僅構(gòu)建在水單相點一個固定點上，要檢測比它更高或更低的氣溫，我們須要依照其他的固定點來延展溫標。而未來我們僅通過玻爾茲曼常數(shù)，就可以依據(jù)熱力學氣溫與能量的關(guān)系，在整個溫標范圍實現(xiàn)同樣確切的體溫檢測。千克也是這樣。曾經(jīng)最確切的千克只有1千克一種，要對一個小于1千克的物體稱重，我們須要將1千克進行重復(fù)累加；要對一個大于1千克的物體進行稱重，則須要將1千克進行分割。累加和分割的過程就會給量值的確切性帶來損失。新的定義則不受此限制。
國際單位制的全范圍確切性，為科學發(fā)覺和技術(shù)創(chuàng)新提供了新的機遇。得益于更高的檢測確切度，將可以檢測極高、極低氣溫的微小變化，因而愈加確切地檢測核反應(yīng)堆內(nèi)、航天器表面的氣溫變化；在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，我們可以確切檢測單個細胞內(nèi)某種物質(zhì)的濃度，并依據(jù)病患的實際須要，擬定愈發(fā)精確的抗生素劑量。
4.定義的方式變了。
在新的國際單位制中，檢測的兩個重要概念，即單位定義和檢測（或復(fù)現(xiàn)）方式是分離的。在舊定義中，單位的定義和實現(xiàn)方式是完全綁定的，比如，要復(fù)現(xiàn)1/273.16K，就必須在水單相共存的條件下；要復(fù)現(xiàn)1千克，就必須與坐落加拿大的國際千克原器相聯(lián)系。新定義生效后，千克可以通過任何適當?shù)姆绞綇?fù)現(xiàn)，例如基布爾天平法和X射線晶體密度法——這兩種方式是目前世界上檢測確切度最高的復(fù)現(xiàn)方式，但就算未來有更好的實驗方案出現(xiàn)，單位的定義也不會因而遭到影響。而復(fù)現(xiàn)開爾文，如今早已有多達5種方式，你擅長哪種就可以用哪種。
更好的檢測原理、測量方式和實驗儀器意味著人們可以在國際單位制框架下實現(xiàn)更佳的檢測——這將引起儀器儀表產(chǎn)業(yè)的顛覆性創(chuàng)新。集多熱阻、高確切度傳感為一體的綜合檢測，不受環(huán)境干擾無需送檢的實時檢測，諸多數(shù)學量、化學量和生物量的極限檢測等也成為了可能。
哪些不變
對大多數(shù)人來說，國際單位制是“不變”的。除熱學單位外，新定義下各個單位大小和舊定義幾乎完全一致。事實上，熱學單位的改變也微乎其微，電流單位的變化約為正千萬分之一，內(nèi)阻單位的變化則更小。但這只會影響對檢測不確定度要求最高的頂級計量機構(gòu)和校正實驗室，對于普通用戶、產(chǎn)業(yè)界人士和多數(shù)科研人員來說，新定義不會對她們導致影響，她們的檢測結(jié)果仍將是連續(xù)的。這看起來好像理所其實，但實際上卻是全球檢測科學家數(shù)六年勤于研究和通力合作的結(jié)果——所有用于基本單位重新定義的“常數(shù)”都經(jīng)過了精確檢測與嚴格驗證，進而保障了新單位的大小“不變”。
資料：市市場監(jiān)管局、市場監(jiān)管總局