Re: [新聞] 科學家的噩夢:世界通用的1公斤縮水了!

作者: SweetLee (人生如戲)   2015-10-01 10:05:16
※ 引述《willreturn ( )》之銘言:
: 1.媒體來源: 風傳媒
: 2.完整新聞標題:
: 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
: 3.完整新聞內文:
: 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 prototype 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!
: 4.完整新聞連結 (或短網址):
: http://goo.gl/oejme4
: 5.備註:
: 現在記者居然能寫出這麼高水準的科學文章,太意外了,
: 哪來這麼厲害的記者,感覺就是正妹~
: 不過到底為什麼大K會縮水?是哪個傢伙去偷摸人家幾把的嗎?
不好意思 以下是從小魯國中學過的印象來的
純討論 有錯的話請批小力一點
我印象中應該是攝氏4度吧?
攝氏0度的水 應該處於快要相變的狀態了 密度變化的斜率應該不小
不過記得攝氏溫度0度的定義
是水在一大氣壓下的熔點溫度
那這個壓力嘛 又是需要先定義出"公斤" 才有辦法定義壓力
所以用溫度來定義公斤是有問題的
要嘛就定義"水密度為高的溫度下 一公升的質量"
這樣才不會變成 定義公斤需要先定義溫度 定義溫度需要先定義壓力
然後定義壓力又需要先定義公斤的窘境
所以當時最後可能只能用公斤原器這種方式 先把他當成公斤的標準 打破循環
所以這個一錯 溫度和壓力也都會影響到
話說回來 如果跟其他40個複製品比較之下 確定是原器縮水的話
那就把他加回來50mg 或是再重新做一個就沒事了嘛
都做了41個了 再多做一個會很難嗎?
作者: rayba (rayba)   2015-10-01 10:06:00
只要作為標準的玩具重量統一 , 那他就是一公斤管你是不是原器縮水 , 只要沒有兩套標準他就是唯一啊
作者: btaro (千山我獨行)   2015-10-01 10:07:00
不同批誤差絕對比這個大
作者: amovie ( )   2015-10-01 10:09:00
不是多做一個少做一個的問題 而是想做一個持久不變的所以才改用「矽 28」的矽球
作者: kaky (菩提本無樹明鏡亦非台)   2015-10-01 10:11:00
"複製品比較之下 確定是原器縮水" 為什麼不是複製品長大?
作者: cckkyle (水樹奈々)   2015-10-01 10:15:00
最好其他科學家都是白癡沒想過
作者: deimson (阿建)   2015-10-01 10:43:00
40個複製品有的變重有的縮水,你覺得勒
作者: deluxe (deluxe)   2015-10-01 11:15:00
是微克不是毫克

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