為什麼這篇波茲曼常數si制鄉民發文收入到精華區：因為在波茲曼常數si制這個討論話題中，有許多相關的文章在討論，這篇最有參考價值！作者ycldingo (炸旗魚)看板Physics標題[閒聊] 七大國際標準單位或許將重新定義時間T...
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2020-05-03 19:47:06
【#科科小知識 聊聊 #單位 這件事】讓我們來認識最新科學團體 SI7！ 團體成員有：公尺君、公斤君、秒大叔、安培君、克耳文君、燭光君，以及莫耳醬。 _ 國際單位制（簡稱 SI），以 7 個基本單位為基礎，建立起一系列可以相互換算、關係明確的標準度量系統。 然而，基本單位若以實際物體作為標準，...
板上前輩好，
這兩天看到SI制的七個基本物理量可能重新定義的新聞，
在爬文後我將相關訊息稍作整理如下，
如有錯誤或不盡理想之處懇請各位先進不吝指教。
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國際標準單位制（Systeme International d'Unites；SI制）最早起源於法國大革命時期
，當時科學家提出的「公制(metric system)」，在經過西元1960的國際度量衡大會
（International Committee for Weights and Measures；CIPM）調整後推薦給全世界使
用。之後也經過了許多次的更新才演變成今天我們熟悉的SI制單位系統。
CIPM針對重新定義基本物理量發出的聲明可以大致整理如下[1]：
There will still be the same seven base units (second, meter, kilogram, ampere,
kelvin, mole, and candela). Of these, the kilogram, ampere, kelvin and mole
will be redefined by choosing exact numerical values for Planck constant, the
elementary electric charge, Boltzmann constant, and Avogadro constant,
respectively. The second, meter and candela are already defined by physical
constants and it is only necessary to edit their present definitions. The new
definitions will improve the SI without changing the size of any units, thus
ensuring continuity with present measurements.
若獲國際科學組織間的共識，將可能重新定義SI制單位。新定義從物理常數[2]出發，進一
步換算成新的單位制度。至於時間（second）、長度（meter）、發光強度（candela）則
會稍微調整當前數值，最終與新定義之質量（kilogram）、電流（ampere）、熱力學溫度
（kelvin）、物質的量（mole）組成新的SI制單位。
七個用來定義新SI單位的物理常數[2]：
1. Hyperfine splitting of caesium-133 = 9192631770 Hz
2. Speed of light in vacuum = 299792458 m/sec
3. Planck constant = 6.626070040 ×10^{-34} J-sec
4. Elementary charge = 1.6021766208 ×10^{-19} C
5. Boltzmann constant = 1.38064852 ×10^{-23} J/K
6. Avogadro constant = 6.022140857 ×10^{23} /mol
7. Luminous efficacy = 683 cd-Sr/W
以下是七個基本物理量的新、舊定義[1][2]與相關敘述：
Mole
目前定義：所含基本微粒個數與0.012 kg碳12中所含原子個數相等的一系統物質的量定義
為1 mol。
更新定義：固定亞佛加厥數的值，故1 mol定義成系統所含基本微粒數與亞佛加厥數相等。
爭議：國際標準技術研究所的Wille E. May認為，亞佛加厥常數與莫耳可用在討論分反應
，但並非全面性適用。如交通工具的廢氣排放量、汽油中的含硫量分別以每英哩多
少克、每加侖多少ppm來表達。另外，獨立計量顧問Paul De Bievre也建議將亞佛加
厥數視為一個計量（類似一打的概念）較為妥當。[3]
Kilogram
目前定義：存放於法國巴黎國際度量衡局的「國際公斤原器」定義為1 kg。
更新定義：利用被精準確定的普朗克常數，藉由電流天平平衡帶測物質重量的方式，透過
普朗克常數定義1 kg。
爭議：卡內基美濃大學化學系榮譽教授Paul J. Karol堅持由普朗克常數逆向定義公斤是
個錯誤，他指出：「除了在概念上很難將電流與公斤連接在一起之外，質量平衡的
方法也非常依賴局部重力場，此局部重力場會隨著地理位置、潮汐或其他因素而變
化。」，Karol與其他化學家希望公斤由一個碳12定義；但物理學家卻反對這個方
法，因為普朗克常數一直是由公斤換算而得的。[3]
Kelvin
目前定義：水的三相點與絕對零度相差的1 / 273.16定義為1 K。[4]
更新定義：固定波茲曼常數數值，此時kelvin即變成熱力學溫度kT的變化。
Ampere
目前定義：在真空中相距為1 m的兩根無限長平行直導線，通以相等的恆定電流，當每公尺
導線上所受作用力為2 ×10^{-7} N時，各導線上的電流為1 A。
更新定義：訂定基本電荷量為1.6021766208 ×10^{-19} 庫侖時，電流1安培的新定義就會
變成1秒內通過1庫侖電荷的電流大小。
Second
目前定義：銫133原子基態的兩個超精細能階間躍遷對應輻射的9192631770個週期的持續時
間定義為1 sec。
Meter
目前定義：光在真空中於1 / 299792458 sec內行進的距離定義為1 m。
Candela
目前定義：給定一個頻率為540.0154 THz的單色輻射光源（黃綠色可見光）與一個方向，
且該輻射源在該方向的輻射強度為1 / 683 W/sr，則該輻射源在該方向的發光
強度為1 cd。
其實，對大部分情況而言，重新校正的國際標準單位所造成的誤差是可以忽略的，只有少
數極端測量會受影響[3]，日常生活裡我們熟悉的一公斤、一公尺數值幾乎不變。
【Reference】
[1]Proposed redefinition of SI base units. Wikipedia
Available at: https://goo.gl/WrwOd2 (Accessed: 17th January 2017)
[2]Joachim Fischer & Joachim Ullrich. The new system of units.
Nature Phys. 12, 4-7 (2016)
[3]莫耳和公斤單位的重新定義. 科學Online–科技部高瞻自然科學教學資源平台
Available at: https://goo.gl/bW8Xto (Accessed: 18th January 2017)
[4]SI的基本單位介紹. NML國家度量衡標準實驗室
Available at: http://goo.gl/QaPxFU . (Accessed: 18th January 2017)
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推 zealeliot: 推 質量由C-12定義好像還蠻直覺的 01/19 13:35
※ 編輯: ycldingo (61.224.170.38), 01/19/2017 15:13:40推 HeterCompute: 覺得重量用C12定義比用電流天平好 01/19 20:57
推 Diaw01: 舊的七個基本物理量也覺得電流最突兀~ ~ 01/20 01:44
→ Diaw01: 這下原器全部都沒了 01/20 01:44
原器功成身退※ 編輯: ycldingo (61.224.170.38), 01/21/2017 10:19:57