明天是第20個(gè)“世界計(jì)量日”，第26屆國(guó)際計(jì)量會(huì)議通過(guò)的關(guān)于國(guó)際單位制（SI）基本單位改革的決議生效施行。市市場(chǎng)監(jiān)管局說(shuō)，我國(guó)從明天起實(shí)施經(jīng)修訂后的新國(guó)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(kāi)爾文”、物質(zhì)的量單位“摩爾”等4個(gè)SI基本單位的定義將由常數(shù)定義，加之此前對(duì)時(shí)間單位“秒”、長(zhǎng)度單位“米”和發(fā)光硬度單位“坎德拉”的重新定義，此后，國(guó)際計(jì)量單位制的7個(gè)基本單位全部實(shí)現(xiàn)由常數(shù)定義。TA們究竟有什么變化？
哪些是國(guó)際單位制（SI）
國(guó)際單位制SI是從“米制”發(fā)展上去的國(guó)際通用的檢測(cè)語(yǔ)言，是人類描述和定義世間萬(wàn)物的標(biāo)尺。國(guó)際單位制規(guī)定了7個(gè)具有嚴(yán)格定義的基本單位，分別是時(shí)間單位“秒”、長(zhǎng)度單位“米”、質(zhì)量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開(kāi)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(dú)立又互相支撐的“基石”，構(gòu)成了國(guó)際單位制的“地基”。國(guó)際單位制規(guī)定的其它單位，如力的單位牛頓、電壓?jiǎn)挝环亍⒛芰繂挝唤苟鹊龋伎梢杂蛇@7個(gè)基本單位組合導(dǎo)入。
“米制”在成立時(shí)的愿景即是“為全人類所用，在任何時(shí)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(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義單位，進(jìn)而保障單位的常年穩(wěn)定性。1米最早被定義為通過(guò)倫敦的月球子午線寬度的四千萬(wàn)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(guò)“米”來(lái)定義。經(jīng)過(guò)數(shù)六年的發(fā)展，到1960年，第11屆CGPM將包含六個(gè)基本單位的單位制命名為國(guó)際單位制（SI），即：米、千克、秒、安培、開(kāi)爾文和坎德拉。國(guó)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(diǎn)，即能級(jí)超精細(xì)基態(tài)躍遷的頻度重新定義了秒，實(shí)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(guó)際單位，米被定義為光在真空中于1/299792458秒內(nèi)行進(jìn)的距離，這是SI中的基本單位首次以基本常數(shù)——光速來(lái)定義。
國(guó)際單位制（SI）新定義
這次實(shí)行的新國(guó)際單位制，是將7個(gè)基本單位中的4個(gè)，即千克、安培、開(kāi)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(lái)定義；另外3個(gè)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(gè)基本單位相一致。
自2019年5月20日起，國(guó)際單位的7個(gè)基本單位將全部由基本數(shù)學(xué)常數(shù)定義，這種常數(shù)如下：
其中，單位赫茲、焦耳、庫(kù)倫、流明、瓦特的符號(hào)為Hz、J、C、lm、W，它們分別與單位秒（s）、米（m）、千克（kg）、安培（A）、開(kāi)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(lái)看，國(guó)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(guó)際計(jì)量局保存的國(guó)際千克原器（IPK）的質(zhì)量。據(jù)國(guó)際計(jì)量局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，國(guó)際千克原器服役近130年來(lái)，它的質(zhì)量與各國(guó)保存的質(zhì)量基準(zhǔn)、國(guó)際計(jì)量局官方作證基準(zhǔn)的一致性出現(xiàn)了約50毫克的誤差，但國(guó)際千克原器的質(zhì)量是否發(fā)生了變化水的密度國(guó)際單位，具體變化了多少至今仍是一個(gè)謎。用基本數(shù)學(xué)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(guó)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(lái)的問(wèn)題。
檢測(cè)基礎(chǔ)的常年穩(wěn)定，對(duì)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(yùn)動(dòng)檢測(cè)等特別重要。必須有一個(gè)能在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的參考標(biāo)準(zhǔn)，能夠獲得可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
2.定義的時(shí)空變了。
化學(xué)定理是放之宇宙而皆準(zhǔn)的，但檢測(cè)卻有不少的人為誘因。最早的千克是用1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下1立方厘米純水在4攝氏度時(shí)的質(zhì)量定義的，這實(shí)際上遭到了氣溫、氣壓、水和容器等環(huán)境誘因和檢測(cè)過(guò)程的限制。人們?cè)?9世紀(jì)末采用最先進(jìn)的材料和工藝塑造了國(guó)際千克原器，目的也是為了規(guī)避這種限制。并且，國(guó)際千克原器有且只有一個(gè)，無(wú)論它的質(zhì)量是否發(fā)生飄移，各國(guó)計(jì)量院仍須以它為準(zhǔn)，定期到坐落加拿大的國(guó)際計(jì)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(guó)際單位制的客觀通用性除了意味著國(guó)際檢測(cè)界多年的宿愿正在逐步成為現(xiàn)實(shí)，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(jí)的傳感將可以在工業(yè)產(chǎn)品流水線上實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)際單位制的追溯，物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)終端采集的數(shù)據(jù)由此可以實(shí)現(xiàn)可比——無(wú)時(shí)無(wú)處不在的最佳檢測(cè)，將帶動(dòng)計(jì)量管理模式的變革創(chuàng)新，釋放計(jì)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(shí)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(kāi)爾文定義僅僅構(gòu)建在水單相點(diǎn)一個(gè)固定點(diǎn)上，要檢測(cè)比它更高或更低的氣溫，我們須要依照其他的固定點(diǎn)來(lái)延展溫標(biāo)。而未來(lái)我們僅通過(guò)玻爾茲曼常數(shù)，就可以依據(jù)熱力學(xué)氣溫與能量的關(guān)系，在整個(gè)溫標(biāo)范圍實(shí)現(xiàn)同樣確切的體溫檢測(cè)。千克也是這樣。曾經(jīng)最確切的千克只有1千克一種，要對(duì)一個(gè)小于1千克的物體稱重，我們須要將1千克進(jìn)行重復(fù)累加；要對(duì)一個(gè)大于1千克的物體進(jìn)行稱重，則須要將1千克進(jìn)行分割。累加和分割的過(guò)程就會(huì)給量值的確切性帶來(lái)?yè)p失。新的定義則不受此限制。
國(guó)際單位制的全范圍確切性，為科學(xué)發(fā)覺(jué)和技術(shù)創(chuàng)新提供了新的機(jī)遇。得益于更高的檢測(cè)確切度，將可以檢測(cè)極高、極低氣溫的微小變化，因而愈加確切地檢測(cè)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(cè)單個(gè)細(xì)胞內(nèi)某種物質(zhì)的濃度，并依據(jù)病患的實(shí)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(guó)際單位制中，檢測(cè)的兩個(gè)重要概念，即單位定義和檢測(cè)（或復(fù)現(xiàn)）方式是分離的。在舊定義中，單位的定義和實(shí)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(guó)際千克原器相聯(lián)系。新定義生效后，千克可以通過(guò)任何適當(dāng)?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(cè)確切度最高的復(fù)現(xiàn)方式，但就算未來(lái)有更好的實(shí)驗(yàn)方案出現(xiàn)，單位的定義也不會(huì)因而遭到影響。而復(fù)現(xiàn)開(kāi)爾文，如今早已有多達(dá)5種方式，你擅長(zhǎng)哪種就可以用哪種。
更好的檢測(cè)原理、測(cè)量方式和實(shí)驗(yàn)儀器意味著人們可以在國(guó)際單位制框架下實(shí)現(xiàn)更佳的檢測(cè)——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(cè)，不受環(huán)境干擾無(wú)需送檢的實(shí)時(shí)檢測(cè)，諸多數(shù)學(xué)量、化學(xué)量和生物量的極限檢測(cè)等也成為了可能。
哪些不變
對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，國(guó)際單位制是“不變”的。除熱學(xué)單位外，新定義下各個(gè)單位大小和舊定義幾乎完全一致。事實(shí)上，熱學(xué)單位的改變也微乎其微，電流單位的變化約為正千萬(wàn)分之一，內(nèi)阻單位的變化則更小。但這只會(huì)影響對(duì)檢測(cè)不確定度要求最高的頂級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)和校正實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于普通用戶、產(chǎn)業(yè)界人士和多數(shù)科研人員來(lái)說(shuō)，新定義不會(huì)對(duì)她們導(dǎo)致影響，她們的檢測(cè)結(jié)果仍將是連續(xù)的。這看起來(lái)好像理所其實(shí)，但實(shí)際上卻是全球檢測(cè)科學(xué)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(guò)了精確檢測(cè)與嚴(yán)格驗(yàn)證，進(jìn)而保障了新單位的大小“不變”。
資料：市市場(chǎng)監(jiān)管局、市場(chǎng)監(jiān)管總局