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國際標(biāo)準(zhǔn)1千克神秘變輕 科學(xué)家提議重新定義

發(fā)布時間:2007-12-04 作者: 來源:新浪科技 瀏覽:1152

      據(jù)國外媒體報道,在最近的一次檢查中,相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)有118年歷史、用鉑和銥混合鑄造的圓柱形鑄件??國際千克原器減輕了大約50毫克。雖然相關(guān)人員將這個千克原器小心地存放在巴黎附近的一個設(shè)施里,但它的重量還是發(fā)生了改變。一個全世界依靠它來確定重量標(biāo)準(zhǔn),所以它的重量發(fā)生變化并不是件好事。

  現(xiàn)在,美國的兩位教授(一位物理學(xué)家和一位數(shù)學(xué)家)表示,現(xiàn)在到用一種更好的新方法定義千克的時候了,從而保證它能在現(xiàn)在、未來和118年后不會發(fā)生任何變化。他們已經(jīng)發(fā)起一項活動,目的是用大量(但是沒有指定精確數(shù)目)碳-12原子重新定義千克的定義。佐治亞理工學(xué)院物理學(xué)分校的名譽退休教授羅納德?福克斯說:“我們的標(biāo)準(zhǔn)將避免利用人造物質(zhì)定義千克。我們希望用一些從邏輯上非常容易理解的方法來定義它?!?/P>

  他們的提議是,從今以后克(一千分之一千克)將被嚴(yán)格地定義成18×14074481個碳-12原子的重量。這個提議由福克斯和喬治亞理工學(xué)院數(shù)學(xué)分校的名譽退休教授西奧多?希爾提出。它第一次給阿伏加德羅常數(shù)賦予了特殊數(shù)值。19世紀(jì)的意大利科學(xué)家阿伏加德羅提出了阿伏加德羅常數(shù),這個常數(shù)表示一摩爾純凈物質(zhì)中的原子或分子數(shù),例如,12克元素中的碳-12原子的數(shù)量。然而,阿伏加德羅常數(shù)不是一個明確數(shù)量,而是一系列可通過實驗室方法得到證實的評估,但是對一個單一數(shù)字來說,它不具備足夠的精確度。

  希爾提出半開玩笑關(guān)認(rèn)真的問題??阿伏加德羅常數(shù)是偶數(shù)還是奇數(shù)?這個問題激發(fā)了他們的想象力。2006年,??怂购退o物理論文檔案遞交了一份論文,其中他們提出了給這個常數(shù)確定一個具體的數(shù)值??大約是試驗范圍的十分之一的數(shù)值。這兩位論文作家指出,精確的阿伏加德羅常數(shù)正好可以用來重新定義重量單位千克。他們的提議引起了《美國科學(xué)家》雜志編者的注意,他們要希爾和福克斯寫了一篇更長的文章發(fā)表在2007年3月號雜志上。到目前為止,已經(jīng)有5人給他們寫信,其中包括美國化學(xué)學(xué)會術(shù)語、術(shù)語學(xué)和標(biāo)志委員會主席保羅?卡羅爾的來信??_爾認(rèn)可了這項提議,指出新定義應(yīng)該用這個數(shù)字除去12。因此阿伏加德羅常數(shù)的新提議讓上述數(shù)字變成了8444.6886萬(立方),仍然處于可接受的數(shù)值范圍內(nèi)。

  2007年9月,??怂乖诿绹芯€新聞網(wǎng)上看到一篇美聯(lián)社的文章,這篇文章描寫了國際千克原器質(zhì)量減輕了。雖然美聯(lián)社表示,減輕的重量總共不超過“一個指紋的質(zhì)量”,但是??怂?fàn)庌q說,對用遠遠低于十億分之一秒來計算時間和遠遠小于微毫米的長度來計算距離的世界來說,這個減輕的數(shù)值會產(chǎn)生巨大影響。因此??怂购拖柦o《物理學(xué)檔案》提交了另一篇論文,提出重新將克定義為一摩爾碳-12重量的十二分之一。長期以來人們一直將一摩爾定義為阿伏加德羅常數(shù)的原子數(shù)?,F(xiàn)在他們希望人們能對他們的想法產(chǎn)生更濃厚的興趣,以便在2011年的國際度量委員會會議獲得順利通過。

  目前,至少有兩個重新定義千克的其他提議正在討論中。它們包括用純硅原子球體取代鉑金和銥混合圓柱體;利用已知的“瓦特天平”裝置,并利用電磁能定義千克。每種方法都是在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進行改進。但是兩種方法并沒有福克斯和希爾提出的方法簡單、準(zhǔn)確。希爾說:“利用完美的數(shù)字立方定義這些常數(shù),產(chǎn)生的重要意義與定義秒和光速的整數(shù)一樣。千克的純數(shù)學(xué)定義從實驗方法上來說是不正確的。隨后研究人員會利用任何可能的實驗方法得出他們希望的近似精確的質(zhì)量?!?/P>

  千克是最后一個通過人造物質(zhì),而不是基本物理屬性定義的重要標(biāo)準(zhǔn)。例如,1983年,代表一米的距離被定義成光在兩億九千九百七十九萬兩千四百五十八分之一秒內(nèi)行駛的距離,從而取代了兩個點之間的距離的定義法。??怂拐f:“我們懷疑現(xiàn)在存在一些有關(guān)這個問題的討論。我們希望科學(xué)家和理科教師,以及其他人考慮這個問題,因為我們認(rèn)為它們擁有重要的影響力。公眾討論在確定如何定義世界上的一個基本物理常數(shù)時,起著非常重要的作用。這個問題對世界未來的科技發(fā)展非常重要!當(dāng)你制定物理和化學(xué)的度量單位,精確度越高越好,這些標(biāo)準(zhǔn)定義的精確度確實有限。缺少精確的標(biāo)準(zhǔn)會讓你在陳述結(jié)果時出現(xiàn)一些矛盾。擁有一個獨一無二的標(biāo)準(zhǔn)可以消除上述種種問題?!?/FONT>

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