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。
![bigk8.jpg bigk8.jpg](https://image.cache.storm.mg/styles/smg-800xauto-er/s3/media/image/2015/08/25/20150825-113328_U3250_M82754_68ae.jpg?itok=rSchjKiq)
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。
![bigk3.jpg bigk3.jpg](https://image.cache.storm.mg/styles/smg-400xauto-er/s3/media/image/2015/08/25/20150825-113328_U3250_M82748_8374.jpg?itok=KqRTC4PJ)
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。