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  • 1 # 卓越物理

    1米有多長?

    長度單位從一開始不統一到最後定位國際基本單位經歷了幾個過程:

    最早之前,很混亂,什麼方式都有。比如,人的胳膊伸出來多長,就以此為單位;一步邁多遠,扔一塊石頭,等等,拿這些來作為長度的基準。

    第一次統一是在1800年,拿破崙接到法國科學院的檔案。檔案裡是這樣定義的:1米等於地球大圓的1/4的1/1000萬,也就是從赤道到北極這個距離的1/1000萬。但是這個定義由於當時人們的測量技術不夠精確,跟現在測量結果相比較,1米比現在的1米長了1.9毫米。顯然這個精度是不夠的。

    在這期間人們一次次用各種金屬製作出1米的標準長度,不斷提高精度,最終用氪元素來定準,將精度達到了正負7/100萬毫米。

    1983年,鐳射技術發展的比較成熟了,這時候把光在真空中行走1/299792458秒所經過的距離當做1米,這時候的精度達到了正負7/1000萬毫米。

    直到現在,隨著人類測量鐳射的技術已經更精準了,誤差已經控制在了2/1億毫米。

    1千克有多重?

    基於米的標準之上,又確定了質量的國際基本單位-千克。

    1799年法國度量衡委員會規定:4攝氏度1立方分米的純水,在氣壓等於76釐米的水銀柱高度的時候,質量就是1千克。

    在這個定義的基礎之上,1889年國際計量局總部製造出了一個標準千克的實物。這個實物是由90%的鉑加10%的銥打造的合金小圓柱,它三層玻璃罩住,每層都抽了真空,防止與空氣中物質放生反應。但最後質量還是發生了變化。

    所以到上世紀90年代起,國際度量衡委員會計劃採用普朗克常數的值來定義千克。普朗克常數可以描述一定頻率的光攜帶了多少能量。光攜帶的能量=光的頻率*普朗克常數;因為它是一個常數,所以無論溫度、質量、重力條件怎麼變化,它都是不變的。所以只要把普朗克常數測量的特別準,1千克的標準就準確了。

    最終在2016年,加拿大國家計量實驗室測量的結果,將誤差保持在了2/1億。

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