圖片說明：位于法國巴黎科學工業城的千克原型的複制品，被以俄羅斯套娃模式處理并儲存。 圖片來源：Japs 88/Wikicommons

Le Grand K（“大K”），是一個被如天價珍寶般被小心收藏在法國巴黎地下室内的鉑銥合金圓柱，也是被稱為國際原型（international prototype）的質量标準單位千克（Kilogram）的實體參照物。世界上所有的質量，從你的體重、生活用品等到地外行星、銀河系的質量，都是以這個已有126年曆史的圓柱為标準的，每個科學和技術領域的研究人員都需要使用并确信他們的同事也使用這個标準，研究數據才會有意義。沒有了這個圓柱體，所有的物體質量都将失去參考标準，因此科學家們一直在避免它被暴露在污濁空氣中或被髒手接觸，甚至有科學家戲稱：“如果有誰朝着Le Grand K打了個噴嚏，這個世界上所有的重量都将立刻改變。”

“大K”共有6個官方複制品，和原型一起被存放在巴黎的地下室中。自1889年“大K”出現以來，每隔40年左右，科學家們就會使用溶劑和蒸汽清洗它，并仔細将原型與複制品的質量進行比對以檢查它的質量。迄今為止，“大K”已經經過了三次校正，其中1992年的校正中，科學家們在原型與第二個和第三個複制品的對比中發現了50微克的偏差，但不知是原型變輕了還是複制品變重了。由此，很多科學家開始意識到以實物作為千克的計量标準不夠穩定，并譴責标準的偏差可能對實驗物理學帶來巨大傷害，也将會對科學實驗的結果造成破壞。正如2014年挪威電影《一千零一克（1001 Gram）》中說的那樣，“人們決定了質量的定義，但是同樣重要的是要去理解質量的定義對人的影響。”

于是，科學家們開始緻力于重新定義測量所用的基本單位。有科學家提出，可以使用自然界中的基本常數來解決“大K”和其他類似的問題。因為這些常數的定義不會改變（不包含在一些新物理現象中），用它們來定義包括千克在内的基本單位，就再也不用擔心“打噴嚏”會影響單位标準了。根據2015年10月15日和16日的國際計量局（The International Bureau of Weights and Measures，BIPM）會議的最新指示，這些研究成果将在2018年的度量衡大會（General Conference on Weights and Measures）上得以應用，以重新定義的方式使Le Grand K的地位從此不再“尴尬”。

2014年，為了給Le Grand K進行第四次質量檢測，科學家們把鉑銥合金圓柱拿出了地下室，同時這也是重新定義質量标準項目的一個重要步驟。科學家們對“大K”及其複制品的質量進行了稱重和比對，并将用這個數據作為校對新的以普朗克常數（Planck’s constant）測算質量的新設備的标準。一旦基于普朗克常數的千克定義被确定，“大K”的時代就将會過去。雖然國際計量局的主任，物理學家Martin Milton表示即便等到測試完成，新舊定義的質量結果一緻，鉑金銥圓柱依然會是1千克的官方質量，隻是不再具有獨特意義而已，還是有很多科學家認為到那時候“大K”的存在将變得不那麼重要。也許它将變成一個重要的紀念品，被收藏在博物館的展櫃裡，也許落滿了灰塵無人問津，也許終于有一天，有人會對着它打出一個噴嚏。

目前，已經有一些基本單位完成了更新。比如，秒（Second），原來的定義是基于一天中的某一部分，現在則由铯（Cesium）原子中電子在兩個能級之間交換所用的時間來定義；米（Meter），在十八世紀末被定義為北極和赤道之間沿子午線穿過巴黎距離的一千萬分之一，在近100年前被更改為一根特質鉑銥合金棍的長度，最終在1983年被定義為光每1/299,792,458秒在真空中傳播的距離；坎德拉（Candela），作為發光強度的單位，曾經由一根特制的蠟燭的亮度來定義，現在則與光速相關。

此外，根據大會決議，2018年還将改變的标準單位還有：安培（Amperes），電流的基本單位，将與元電荷（e）聯系起來而不是由一個無限長的平行導體的假設性實驗決定；開爾文（Kelvin），溫度的基本單位，将不再依賴于水的固有性質而是與玻爾茲曼常數（Boltzmann’s constant，即将溫度與單個顆粒的能量聯系起來）關聯；摩爾（Mole），物質的量的基本單位，将不再與以往使用的碳12相關，而是将由阿伏伽德羅常數（Avogadro’s number，6.02x1023）推導得到。 （科學之家，譯審/編輯：ZH Cello）

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