诺奖得主演讲 用宇宙学重新定义“千克”

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克利钦在演讲

　　近日，上海科协大讲坛“对话诺奖大师——一米究竟有多长”在科学会堂举行，1985年诺贝尔物理奖获得者、德国马普学会固体物理研究所所长克劳斯·冯·克利钦为大学生听众做了精彩演讲。米、千克……这些日常生活中使用的单位，在克利钦看来都极富科学含量，需要科研人员孜孜以求地探索，方能得到其精确定义。

　　国际单位制由国际计量大会采纳和推荐，包含7个严格定义的基本单位米(长度)、千克(质量)、秒(时间)、安培(电流)、开尔文(热力学温度)、摩尔(物质的量)和坎德拉(发光强度)。演讲中，克利钦重点介绍了“米”的定义变迁。1789年法国大革命胜利后，法国科学院提出一套新的十进制度量衡制度，以地球子午线的4000万分之一作为标准单位，命名为“米”。1799年，法国科研团队根据测量结果制成一根铂质原器——铂杆，将此杆两端之间的距离定义为“1米”。，实物定义是不可靠的，随着科学的发展，国际计量大会最终将1米定义为光在真空中行进1/299792458秒的距离。“光速是一个宇宙常量，用它来定义单位，最为可靠。”

　　克利钦获得诺贝尔奖的成果，与“千克”定义有关。目前，千克是唯一一个仍然使用人工制品作定义的国际单位，1千克的定义就是“国际千克原器的质量”，这个原器存放在位于巴黎的国际计量局的保险柜里。能否用更靠谱的宇宙常量来定义“千克”?克利钦发现的量子霍尔效应给出了肯定回答。霍尔效应是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力后偏向一边，继而产生电压的现象。作为霍尔效应的量子力学版本，量子霍尔效应让人们重新认识“电阻”，从1990年起，电阻单位“欧姆”的定义改由量子霍尔效应确定。克利钦指出，“千克”的定义也可以由量子霍尔效应确定，因为量子力学中的宇宙常量——普朗克常数与质量有一一对应关系。

　　2018年，国际计量大会将重新审定除米以外的另6个基本单位的定义。“希望能用宇宙常量重新定义‘千克’，使这个质量单位更精准。”