今天的石英表是相当精确的:大约每3亿年他们只会有一秒的误差。
苏美尔人是人类历史上第一个按照时间间隔划分时间的人。他们创造了许多惊人的东西,包括最早的城市文明。他们把一天分成24小时,把一小时分成60分钟。他们还把一年分成12个月,一个月分成30天。
在人类所观察到的自然现象中,天空中出现的现象最为明显和规律,所以很自然时间的量度以地球自转的周期作为基准。(即所谓的太阳日)1秒=1/86400平均太阳日。但是,由于地球自转的不均匀和不稳定,1960年国际计量会议确认,时间基准改为以地球绕太阳自转为基础,即第二个时间基准定义为1900年地球绕太阳自转所需时间的1/31556925.9747。这些数据具有如此高的精度,因为其结果是通过几年的天文观测获得的。
然而,根据这个定义,很难对“秒”本身进行直接比较。正好在这期间,时间和频率的测量技术得到了极大的发展。1967年,第十三届国际计量会议重新定义了时间单位:“秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。”
科学家打算重新定义“千克”
重量的测量是在长度测量标准出现后开始的,测量单位相当复杂。例如,春秋战国时期有石、斤、两、铢、镒、钧等多个单位,秦、楚、魏等国的换算标准也不尽相同。其中,赵国1铢相当于0.65克,在秦国相当于0.69克。
现在国际标准的质量单位是千克,它是指在4℃时,纯水在一个边长为10厘米的立方体中的质量。原kg铂铱合金模型现在保存在巴黎。它是一个高39毫米,直径39毫米的圆柱体。据描述,这个圆筒于1879年被送到法国塞维利亚的国际度量衡委员会。经过抛光和修改后,1889年,它被采纳为千克的国际标准。
跟米原器一样,千克原器也要进行周期性的定检,以确保质量标准的稳定性和可靠性。铂铱合金千克原器具有较好的性能稳定性,但物理重量基准随环境影响变化较大,且污染物、粉尘、水分和清洁度会引起不确定性变化。但问题是,把这样一个基本量用金属定义好像是不太可靠的,因为金属的质量会随着时间的推移而逐渐变化。根据研究,铂金圆柱体的质量已经悄然下降了50微克(大约相当于一粒沙子的重量)。
千克是最后一个由人造物质而不是基本物理性质定义的重要标准。科学家们曾聚集在皇家学会讨论如何为“千克”找到一个新的基准。经过讨论,专家们认为,千克应该与量子力学中普朗克常数的基本量度有关。通过一种称为“能量平衡”的方法,科学家们可以将物体的质量与移动物体所需的电子能量进行匹配,从而得到最精确的结果。鉴于以上原因,质量千克将或许会被重新给予定义,至少有两个重新定义千克的其他提议正在讨论中。其中包括:1.用纯硅原子球体取代铂金和铱混合圆柱体;2.利用已知的“瓦特天平”装置,并利用电磁能定义千克。
克拉的由来
计量单位的发展趋势是由混乱走向统一。许多单位已逐步更换,但一些最早的单位至今仍在使用。现在钻石的质量单位克拉就是一个例子。
克拉是从欧洲地中海沿岸的角豆树的种子进化而来的一种度量单位。这棵树开红色的花,然后长豆荚。在缺乏精确称重仪器的时代,人们相信每粒角豆树种子的质量是一样的。所以钻石商人用这些种子作为砝码来称量钻石。种子的质量是1克拉。后来,克拉成为钻石和一些珍贵或微妙物质的计量单位。到1907年,国际公认的1克拉的质量是200毫克。