作者fengwing (liberty)
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標題[新聞] 科學家的噩夢：世界通用的1公斤縮水了
時間Wed Sep 30 17:00:41 2015
它變，全世界都得跟著變！科學家的噩夢：世界通用的「1公斤」縮水了
http://www.storm.mg/lifestyle/63533
風傳媒，王穎芝
什麼都不做就改變體重，大概是許多人的夢想，但如果體重上升的話，恐怕就變成噩夢。
現在科學家也有個噩夢，那就是，1公斤可能不再是1000公克！
大K的傳說：只有3位科學家碰在一起 才能把大K拿出來
我們熟悉的「公斤」，其實在100多年前才被定義出來，原本的定義是攝氏0度時，1000毫
升的水等於 1 公斤，但是水的密度會隨溫度改變，純水也很難取得。1889 年，國際度量
衡大會（CGPM）打造了一個鉑銥合金的圓柱體，稱為國際公斤原器（international prot
otype of kilogram，簡稱IPK），它的重量，從此就是世界通用的「1 公斤」，也是世上
唯一還在用實物當成標準的國際單位。
和高爾夫球差不多大的公斤原器，被科學家暱稱為「大K」（Le Grand K/Big K），大K有
40個「同胞手足」，被送到世界各地給人們當成標準，每隔許多年會拿出來校準，為了排
除所有會影響大K重量的因素，大K被鎖在巴黎近郊國際度量衡總部的三層真空玻璃罩裡，
只有分別握有鑰匙的三位科學家聚在一起，才能把大K拿出來。百年來大K只跟手足聚首過
3次，科學家幾乎不敢碰觸，連清潔也要利用蒸氣。
大K的煩惱：差一點，就差很大！
可是這樣重重保護下，大K還是縮水了！ 隨著科技日新月異，1992年科學家不安地察覺—
—不知道是「手足們」變重，還是大K受損，幾經校對之後，大K的體重竟然減少了50微克
！也就是說公斤原本等於1000公克，現在等於1000公克減去50微克。
50微克有多重呢？其實，大概就是一粒沙子的重量。只是一粒沙子的重量，為什麼科學家
要這麼緊張？
原來，「公斤」代表著質量單位，和公斤相關的測量單位非常多，例如力學單位「牛頓」
，它的定義就是「使質量 1 公斤的物體擁有1 m/s2 加速度的力」。牛頓也拿來協助定義
壓力單位「帕斯卡」。還不止這樣，能量單位「焦耳」的定義也跟牛頓有關，焦耳又被用
來定義電力的單位「瓦特」，瓦特又是亮度單位「燭光」定義的一部份......總而言之，
如果讓質量單位隨著大K一起縮水，這些測量單位統統會跟著改變！
這樣的巨變簡直就是蝴蝶效應，除了學術研究之外，醫學界、工程界－－講求精密測量的
科學科技全都得跟著改變，那會是多可怕的災難？因此，一定要找個方法重新定義「公斤
」，但又不會影響到現行的標準。
讓大Ｋ功成身退的方法：天平還是矽球？
從實物標準，轉化為不易改變的物理量標準，人類已經有了經驗，「公尺」的定義過去也
是依照一條鉑銥合金棒子的長度，1983 年之後就改為「光在真空中前進1/299,792,458秒
的距離」。看起來比較複雜，但才能確保這個標準不易變動。
面對大K的問題，科學家已經找出兩個可能的解決之道，其中之一就是一顆同為1公斤的漂
亮矽球。
這顆矽球由「矽28」組成，矽28是矽的同位素中最穩定的一種，多虧半導體工業的高度發
展，科學家已經有辦法製造純度非常高的矽球。
但是，並不是要用矽球取代大K ，而是計算球裡面的矽原子數量，就像計算口香糖機裡面
有幾顆口香糖球一樣，一公斤的矽球裡面有幾個矽原子？算出來的答案，很可能就會成為
新的「公斤」定義。
數原子的方法屬於化學裡很重要的概念「亞弗加厥常數」，也就是「莫耳」。12公克重的
碳12裡，有著約6.0221367x10^23個碳原子，這個數量就是1莫耳，這個數值就是亞弗加厥
常數。人類的技術無法測量1 個碳原子或矽原子的重量，因此無論碳還是矽，其實都是估
計值，只是矽 28 的結晶體近乎完美，每個原子所占空間幾乎相同，所以是目前測量出誤
差值最小的方法。
另外一派科學家，則希望可以使用「瓦特天平」來重新定義公斤，由於載有電流的線圈可
以產生磁力，如果放上1 公斤的珐碼，測量需要多少電功率才能與珐碼達到平衡，得到的
能量數值也可以成為公斤的定義。
這個方法當然也有缺點，並不是每個地方的重力都一樣，而且瓦特天平可能受到震動、空
氣浮力或電流外漏等影響，需要非常穩定的空間才能測量。所以現在國際度量衡大會仍然
猶疑不定，還沒選出即將取代大K的方法。
你比較喜歡哪個方法呢？可以確定的是，幾年之內大K就要「退役」，不過憑它 100 多年
來的功勞，恐怕還是逃不了被鎖在博物館罩子裡的命運!
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推 zealeliot: 看來過幾年教科書要改寫了 09/30 23:07
→ alen84204: 有解釋為甚麼嗎? 10/01 00:58
→ wohtp: 都到這個地步了，不可能真的照那個prototype kg調整公斤了 10/01 01:22
→ wohtp: 吧。差了0.005%耶。 10/01 01:22
→ wohtp: 做這麼大的調整，一大堆數據都要重修，尤其是那些跑到一半 10/01 01:24
→ wohtp: 的實驗... 10/01 01:25
→ noonee: 所以少掉的是哪去了？蒸發？ 10/01 03:25
→ noonee: 不過到了今天 象徵性質大於實用性質吧 10/01 03:26
→ HarrisNen: 原級標準出問題可不是只有象徵意義這麼簡單而已。 10/01 10:19
→ HarrisNen: 當你知道所有的重量包含導出量都要追溯到他的時候 10/01 10:19
→ HarrisNen: 他少50mg, 就是全世界的公斤都得往下修正50mg 10/01 10:20
→ HarrisNen: 這個50mg 一修正下去.. 就真的是噩夢了。尤其是 10/01 10:21
→ HarrisNen: 所有的導出量全部得修正,包含係數!! 10/01 10:22
推 sunev: 是50μg才對，也就是0.000005%，所以沒有那麼嚴重。 10/01 13:34
→ sunev: 但公斤定義遲早得改，不可能再用人造物來定義了。 10/01 13:36
推 YJM1106: 差了億分之五，相當嚴重(老百姓：？) 10/01 14:55
推 Alcor: 推樓上 XD 10/01 15:10
推 j0958322080: ［新聞］國際通用的一公斤縮水了，大家的體重也跟著 10/01 16:07
→ j0958322080: 縮水了 10/01 16:07
推 m1432012165: 一公斤縮水，量測的體重值會膨脹吧?XD 10/01 16:13
→ wohtp: 啊啊，忘了kg那邊還有10^3 XD 10/01 18:56
推 Entropy1988: 隔許多年才會拿出來秤一下。這狀況大概不是說一夜間 10/01 20:21
→ Entropy1988: 數據都要重設一遍這樣吧。而是一種未知的恐怖，那些 10/01 20:22
→ Entropy1988: 大家用來參照的各種重量，到底是什麼時候開始變的， 10/01 20:22
→ Entropy1988: 變了多少... 10/01 20:22
→ Entropy1988: 數據後面的誤差值全部變大 10/01 20:24
→ kerwinhui: 這條舊聞有二十七年歷史了，當初就預估2018年會用新的 10/01 21:03
→ kerwinhui: 標準。問題是如果這新的標準又慢慢變異，要如何才能測 10/01 21:04
→ kerwinhui: 出來？ 10/01 21:05
推 sunev: 所以大家還在吵新標準要怎麼訂嘛..... 10/01 21:23
推 Absolitude: 發先新現象，質量會自己變少，只不過一般觀察質量的 10/02 01:27
→ Absolitude: 時間尺度都太短了，要這種幾十年的才看的出來XDD 10/02 01:27
推 recorriendo: 如果所有東西的質量都一起變少 你怎麼知道變少了? 10/02 02:52
推 ERT312: 應該是只有放在巴黎近郊那個變少所以是誰的問題就很明顯了 10/02 08:17
→ fengwing: 國家地理雜誌有寫到。另外前幾年的新聞，是寫要用普郎克 10/02 12:42
→ fengwing: 常數去定義，不過以這條新聞來看，也是又變了XD 10/02 12:44
→ ERT312: 是亞佛加厥常數 10/02 12:53
推 sunev: 用watt balance去定義公斤會扯到普郎克常數，用矽球去定義 10/02 14:49
→ sunev: 會扯到亞佛加厥常數 10/02 14:49
推 ERT312: 喔喔 看錯了 上面的連結說55票通過要用矽球式的定義 10/02 15:07
推 ERT312: 不過不知道是不是正式的投票決定 10/02 15:10
推 sunev: 根據維基，應該是還沒決定，要等到2018再開會討論 10/02 16:08
推 TellthEtRee: 改灌惰性氣體取代真空 抵抗微弱的"金屬蒸氣壓"看看 10/05 11:03