为什么7个国际单位只有质量是用实物来定义的？ 第1页

使用实体记录1kg单位的方法已经是老黄历了。

在1889，科学家们搞了一个标准物体来标定1kg的重量。就是这个玩意儿：

但是这个东西的质量可能会因为氧化呀磨损啊什么的改变,时间久了说不定就不准了，所以在2019年被淘汰了。因为我们希望得到一个质量不会改变的“标准件”，最好使用宇宙中不会改变的那些东西-物理学常数来表达我们的标准。在新的定义中，质量的定义只使用了物理学常数，脱离了一切具体的实物。

在2018年的国际会议上人们以下图所示的方式定义1kg(2019年生效)：

这些物理量可能看起来稍微有点乱，文字总结一下就是1kg的定义使用了：普朗克常数h（单位kg·m^2/s），原子钟振动的频率ν（单位1/s）和光速c（单位m/s）。通过组合这三个量 hν/c^2，就可以得到单位为kg的物理量了。

在1889年，量子力学还没有被建立，物理学家们甚至还没有发现普朗克常数h这个物理学常量。所以此时还没有一个不依赖实体的定义能量的方法，也因此没有不依赖实体定义质量的方法。（能量/速度^2=质量）

二十世纪初诞生的量子力学给了物理学家们不依赖实体定义能量标准单位的方法。如频率ν的光子的能量就是hν。自此，能量获得了不依赖实体的定义，这一定义自然也可以通过简单的公式推广到质量的定义上。质量也因此获得了不依赖实体的定义。

在这里我们可以给出一个抛开实验(也抛开了实际情况)的定义：一个频率为1.35639249×10^50Hz的光子的动质量是1kg.

补充知识：实验层面上，具体的实验方法是使用Watt balence和约瑟夫结以及量子霍尔效应，测量出精度超高的普朗克常数。如果把此时测量得到的普朗克常数拿来作为确定的数值，也就等效于固定了测量普朗克常数时使用的砝码（1kg的定义）为标准砝码（标准的1kg的定义）。换句话说，就是把一个手头上已经有的实体和物理学常数捆绑在了一起。

参考资料：

1. 国际千克原器
2. 2019年国际单位制单位定义修改
3. 来重新定义质量吧