为什么要重新定义阿伏伽德罗常数？
阿伏伽德罗常数：究竟是个啥？
首先，得明白阿伏伽德罗常数（简称N_A）是干啥的。简单来说，它就是描述“一摩尔”到底是多少个粒子的那个“数”。就像我们说“一打”是12个，N_A就是告诉我们“一摩尔”是大约 6.022 x 10^23 个粒子（原子、分子、离子什么的）。这个数大得惊人，就像在说，你把一粒沙子放大到宇宙那么大，然后里面再装上无数个你，都抵不上这一摩尔粒子的数量。
这个常数厉害在哪儿？它是个桥梁，连接了我们能数得过来的宏观世界和微观粒子世界。有了它，我们才能精确地知道，比如一公斤的水里有多少个水分子，或者一克氧气有多少个氧原子。化学反应的计量、物质的质量和数量之间的转换，都离不开它。
为什么现在要“重新定义”？
你可能会问，这个数一直都这么大，而且我们用得好好的，为什么现在要折腾它？
原因其实很简单：精确度的追求。
科学就是不断追求更精确的答案。早些年，我们是通过测量物质的质量和它的摩尔质量来“逼近”阿伏伽德罗常数。举个例子，我们知道一摩尔碳12原子的质量是多少（定义为12克），我们也能数出在这个质量里有多少个碳12原子（通过测量它的密度、体积等等），然后算出这个“数”是多少。
但这个过程，就像是用尺子去量原子一样，总会有误差。我们用的测量方法、材料本身的纯度、环境的干扰，都会影响最终结果的精度。用行话说，就是这个常数的“不确定度”还不够小。
想想看，现在国家间的科技竞争，或者在一些尖端领域，比如制药、半导体制造，对物质数量的精确控制要求极高。哪怕是一丁点儿的误差，都可能导致产品失效，甚至带来灾难性的后果。所以，科学家们就琢磨着，能不能把阿伏伽德罗常数这个“基本单位”的定义做得更扎实、更精确，让它成为一个固定值，就像光速一样，我们不再去测量它，而是用它来定义其他东西。
那怎么“重新定义”呢？
这才是最关键的。重新定义阿伏伽德罗常数，其实就是反过来，不再用“多少质量是一摩尔”来定义阿伏伽德罗常数，而是直接将阿伏伽德罗常数本身固定下来。
最主流的办法，就是利用硅原子。
为什么是硅？因为硅晶体可以做得非常纯净，而且结构非常规则，就像无数个小积木搭起来一样。科学家们通过高超的技术，能够制造出近乎完美的球形硅晶体，这些晶体非常非常圆，里面几乎没有瑕疵，而且成分非常均一。
然后，科学家们就可以用最先进的测量技术，精确地数出这个完美硅球里到底有多少个硅原子。怎么数呢？这是一个相当复杂的过程，涉及到X射线衍射、晶体结构分析等等，有点像把硅球拆解成最基本的单位，然后计数。
通过对这些完美硅球的测量，科学家们得出了一个相当精确的数值。然后，就把这个数值正式地、以法定形式确定为阿伏伽德罗常数。
这样做的意义在哪儿？
1. 稳定性和精确性：一旦将阿伏伽德罗常数固定下来，它就成为一个不再需要测量的基准。无论科技怎么发展，我们测量其他物质质量的误差有多大，这个“一摩尔”是多少个粒子的数都不会变。这大大提高了我们计量体系的稳定性和精确性。
2. 独立性：过去，阿伏伽德罗常数的定义依赖于一些宏观的物理量（比如物质的质量、密度）。而现在的定义，更多地依赖于原子层面的结构和计数，这使得它的定义更加“原子化”，与宏观世界的测量误差解耦。
3. 新的计量基准：这就像我们把“米”的定义从“一根金属杆的长度”变成了“光在真空中于1/299792458秒内传播的距离”。光速是宇宙的基本常数，不会改变。现在，阿伏伽德罗常数也被固定成一个非常精确的数值，它也能成为我们衡量物质数量的基准。
这会带来什么改变？
可能很多人会觉得，这和我有什么关系？不就是个数字变了嘛。
实际上，这个改变是深远而微妙的。
科学研究：对于科学家们来说，这意味着他们的实验和测量有了一个更可靠的基石。他们可以更放心地进行各种物质数量的计算和推导，因为他们知道那个“常数”是绝对不会出错的。
工业生产：在需要精确控制物质成分和数量的行业，比如制药、食品、化工，这种精确度的提升意味着更稳定的产品质量，更低的生产成本，甚至能催生出全新的产品和技术。
全球计量统一：世界各国都将采用这个新的定义，这使得全球的计量标准更加统一，方便了国际间的科技合作和贸易往来。
总结一下，为什么重新定义阿伏伽德罗常数？
就像你有一把非常精密的尺子，但你总觉得它的刻度不够准，会影响你测量出最终的精美作品。科学家们就是要把这把“尺子”最核心的那一部分——阿伏伽德罗常数——校准到最精确、最稳定的状态，让它成为一个绝对的基准。这样，我们才能在微观世界里，更准确地理解和操控物质，也才能让我们在宏观世界里，创造出更美好的未来。这不仅仅是数字的变化，更是科学追求极致的体现，是对物质世界最根本的理解和控制能力的提升。
网友意见
因为阿伏伽德罗常数的本质就是一个人为规定的数，它自然也应该直接定义成一个数，而不是和测量值挂钩的量。而且按照阿伏伽德罗常数的原理，它其实可以是任何一个数，我们今天之所以把它的数值当成6.02*10^23，只是因为阿伏伽德罗常数最初的数值是和公制中的“克”绑定的，如果使用英制质量“磅”，阿伏伽德罗“常数”就会变成2.73*10^26。按最初的设计，阿伏伽德罗常数本应是个无量纲数，但它的数值却会受所选单位的影响，所以它显然不是像精细结构常数那样真正的无量纲自然常数。这也是后来国际单位制把“mol”设为基本单位，把“阿伏伽德罗常数”改为“阿伏伽德罗常量”，并规定其带单位“/mol”的主要原因。
而且和光速对应相对论、普朗克常数对应能量量子化这样的基本自然规律不同，阿伏伽德罗常数其实并不对应哪个自然规律。真要说有对应的，那也不是它，而是元素周期表上的“相对原子质量”。最初，科学家在研究化学反应时发现了“配比定律”，比如氢气和氧气要完全反应，它们的质量正好满足1:8的比例关系。科学家自然想到，我们规定某一种元素的原子质量为一个单位，再利用化学反应测定其他元素与该元素完全反应的配比，得到的不正是一套“相对原子质量”关系吗？由于早期最容易测定元素化合反应的试剂是氧气，人们就以氧原子为基准，制定了最早的相对原子质量表。那个时候（19世纪前期）的化学计算就和我们初中时的风格差不多——先列方程式：2H2+O2=2H2O，查原子量表，O是100（这是最早的规定），H是6.25，如果有1gH2，列方程2*6.25*2/1=2*100/x，解出x值即为所需氧气的质量。
到了19世纪后期，有一个法国科学家让·佩兰提出：每次这么列方程式算结果太繁琐了，我们为什么不直接把基准原子和宏观的质量单位挂钩呢？他的想法是：我们规定1g的氧所包含的氧原子数量是个准数，根据当时原子量表的测定，氢的相对原子质量是氧的1/16，那么，这个准数个氧原子是1g，这个准数个氢原子就一定是1/16g，这样就可以把原子量和宏观物质质量完美挂钩了。于是，让·佩兰把这个数称为“阿伏伽德罗常数”，为了纪念发现阿伏伽德罗定律，奠定相对原子质量测定的科学依据的阿伏伽德罗（所以这个数并不是阿伏伽德罗本人定义的）。但是，成天说“阿伏伽德罗常数个”太拗口，让·佩兰最初把它叫做“克分子”，后来科学界把“molecule”一词的前半部分抽出来，重新起了一个名字“mole”，这个词就等于“阿伏伽德罗常数个”。
所以，阿伏伽德罗常数本身只是针对选取的某一个人为基准设立的规定，你把基准元素换成氧、氢、碳，把基准质量换成1克、1磅、1斤，得到的数值都会不一样。甚至就连最初通过化学反应发现的配比定律，在20世纪人们发现氧元素存在同位素后也已经不够准确。于是，后来科学界把基准换成了12C，把原子质量基准定成12C的十二分之一，这个形式的阿伏伽德罗常数已经仅仅是个规定了。说“阿伏伽德罗‘常数’是12g碳12所含原子数”，就跟说2是“1+1常数”一样，硬要这么说，它确实是个“constant”，但这比较像句废话。
只是说，阿伏伽德罗常数这个数实在太大，人类现有的能力无法把它直接表示到个位数。人类实际在做的是：用一个宏观的测量基准来尽可能准确地测量各种微观物理量（原子、分子、电荷），再尝试将得到的“宏观/微观”比例换算到用原子质量定义的阿伏伽德罗常数上。从爱因斯坦定量描述布朗运动，提供阿伏伽德罗常数的精确测量方法开始，测阿伏伽德罗常数和测原子量两项工作其实就已经分道扬镳了。所以即便阿伏伽德罗常数曾经是用12C定义的，但真正测量时使用的根本就不是碳，而是硅，测的也不是质量，而是体积。这一次修改使用的阿伏伽德罗常数数值，就是用X射线晶体密度法加高纯度的单晶硅球得到的。
所以修改阿伏伽德罗常数定义的基本出发点就是，如果我们能在国际单位制的体系下测量出一个足够可靠的“宏观/微观”量度比例值，我们就直接把它规定成一个“宏观/微观转换数”，而不再依赖某个特定的物理量，比如质量。不过，周期表上的原子量，以及基本原子质量单位依然是由12C定义的，只是阿伏伽德罗常数不仅能表示原子，还应该能用在电、热、光等一切领域，表示宏观与微观的换算。理论上，这个“宏观/微观转换数”可以是任何数，但我们要保证我们使用的数不会改变人们过去科学研究的结果，所以我们不能随便定一个数，而是得基于过去的条件，并且基于严格定义的质量单位“千克”的体系，给出一个把对现有的科学数据影响最小的建议值。
参考阅读：
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