是不是有点——我就是我,不一样的烟火这样的感觉呢?
简单的说,“公斤”也是唯一一个,用一个指定物质,定义的国际主单位 。
国际公斤原器的定义与困惑“一公斤”从它诞生以后,科学家把它放置在三个钟罩下面保存,它的周边有6个“姐妹公斤”,这七个“一公斤”,在一个严格控制温度的保险库里面,开启这个保险库需要三把在不同人手中的钥匙,保险箱保存在巴黎郊外的国际计量局地下室里 。
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巴黎
所以真有外星人发动了对地球的攻击,它们只需要随便派一个普通的吃瓜群众,突破安保防御,进入到那个地下室,打开这个保险柜,就可以直接进行篡改“国际公斤原器”——破坏“一公斤”物理单位量的操作!他将切实的可以改变公斤的定义——一个人类很依靠的定义——就是这么简单直接!
这时候的世界会发生什么直接的变化呢?我很好奇为什么没有一部《速度与激情》或者《碟中谍》系列,将这个脑洞行动写进剧情中,这明显不科学啊!——其实现实没有那么夸张,或者导游们在科学方面的脑洞还没有能够开到如此之大 。
现实之中,我们是否就安枕无忧了呢?事实并不乐观 。
在制作出原器的同时,人们同时也做了40个相同的副本,这些副本虽然做不到完全和原器一模一样,但副本的质量跟原器极其相近,人们把那些偏差记录下来 。这些副本被送至世界上各个国家,作为公斤的标准 。
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国际千克原器
1948年,各个“一公斤”被重新统一了起来 。人们重新测量了这些“公斤原器”的质量,一个严重的问题出现了!
虽然所有的圆柱体都是用相同的一种合金做成的,几乎在相同的其他条件下保存,它们的品质差变大了 。“国际公斤原器”的质量并不能跟它六个在相同条件下保存的“姐妹圆柱体”保持一致!其他四十个副本,它们品质差变得更大;相差最大的,甚至相差达到了50毫克——差不多一个手指印的质量 。
可以推测出,一定有某种变化,将圆柱体的质量改变了 。真实的原因是什么,科学家至今不得而知 。我们唯一能够确定的是——就算是地球上最稳定的铂铱合金——所制作的圆柱体质量,也并不是一成不变的 。
这是一件很糟糕的事情这是一个比较严重的问题了,至少比同学们想象的还要糟糕得多 。
虽然没有任何人秘密的潜入并篡改了原器,但是原器它们本身正在自我改变!而我们甚至不知道其中的原因 。
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科技之锁
地球的科学界不能接受有一个不断改变自己的单位 。同时,问题不仅仅是质量单位的问题了,要知道,在7个国际主单位中,有四个单位取决于“一公斤”的质量!它们分别是摩尔、安培、坎德拉;更不用提像牛顿、焦耳、伏特、瓦特这种依靠推导出的单位了 。如果连基本单位都在改变,那么人类的实验数据如何能够保持精确和统一?
这场定义混乱带来的灾难性后果有没有别的国家或者地区的人类可以幸免呢?在缅甸或者美国,他们用的质量主单位可是——磅!虽然“磅”并没有依赖于一个特定的物体——标准原器的“一磅”是不存在的;但是一磅的定义是整整0.45359237公斤!“一公斤”瞎了,“一磅”也是跑不了的啦 。
人类的科学之路,是不是真的要被这个“主单位”的不确定性,而彻底锁死了呢?
量子理论和相对论拯救科学界一直以来,不断地有同学质疑,究竟量子力学和相对论,特别是相对论——爱因斯坦的发现,到底有什么实际的应用?
在这里我将给出一个确定的答案——正是通过量子论和相对论,伟大的爱因斯坦,把物理学从某个角度,再度拯救了 。
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对,又是我,爱因斯坦
操作起来其实很简单,我们只要将主单位的定义,从特定物体层面解脱出来,使用物理意义上的常数代替就可以了 。
质量单位千克(kg),对应普朗克常数为6.62607015×10^-34J·s(焦耳·秒)时的质量单位 。
爱因斯坦指出,光子的能量只与它的频率有关,等于h,其中v是光子的频率,h就是普朗克常数 。因此普朗克常数的单位是“焦耳·秒”,也就是kg*m^2/s 。我们规定了普朗克常数精准等于6.62607015×10^-34J·s,再使用同时重新定义的m和s,就可以得到kg的精准定义了 。
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