星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
巴黎
所以真有外星人發動了對地球的攻擊，它們只需要隨便派一個普通的吃瓜群眾，突破安保防禦，進入到那個地下室，打開這個保險櫃，就可以直接進行篡改“國際公斤原器”——破壞“一公斤”物理單位量的操作！他將切實的可以改變公斤的定義——一個人類很依靠的定義——就是這麼簡單直接！
這時候的世界會發生什麼直接的變化呢？我很好奇為什麼沒有一部《速度與激情》或者《碟中諜》系列，將這個腦洞行動寫進劇情中，這明顯不科學啊！——其實現實沒有那麼誇張，或者導遊們在科學方面的腦洞還沒有能夠開到如此之大。
現實之中，我們是否就安枕無憂了呢？事實並不樂觀。
在製作出原器的同時，人們同時也做了40個相同的副本，這些副本雖然做不到完全和原器一模一樣，但副本的質量跟原器極其相近，人們把那些偏差記錄下來。這些副本被送至世界上各個國家，作為公斤的標準。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
巴黎
所以真有外星人發動了對地球的攻擊，它們只需要隨便派一個普通的吃瓜群眾，突破安保防禦，進入到那個地下室，打開這個保險櫃，就可以直接進行篡改“國際公斤原器”——破壞“一公斤”物理單位量的操作！他將切實的可以改變公斤的定義——一個人類很依靠的定義——就是這麼簡單直接！
這時候的世界會發生什麼直接的變化呢？我很好奇為什麼沒有一部《速度與激情》或者《碟中諜》系列，將這個腦洞行動寫進劇情中，這明顯不科學啊！——其實現實沒有那麼誇張，或者導遊們在科學方面的腦洞還沒有能夠開到如此之大。
現實之中，我們是否就安枕無憂了呢？事實並不樂觀。
在製作出原器的同時，人們同時也做了40個相同的副本，這些副本雖然做不到完全和原器一模一樣，但副本的質量跟原器極其相近，人們把那些偏差記錄下來。這些副本被送至世界上各個國家，作為公斤的標準。
國際千克原器
1948年，各個“一公斤”被重新統一了起來。人們重新測量了這些“公斤原器”的質量，一個嚴重的問題出現了！
雖然所有的圓柱體都是用相同的一種合金做成的，幾乎在相同的其他條件下保存，它們的品質差變大了。“國際公斤原器”的質量並不能跟它六個在相同條件下保存的“姐妹圓柱體”保持一致！其他四十個副本，它們品質差變得更大；相差最大的，甚至相差達到了50毫克——差不多一個手指印的質量。
可以推測出，一定有某種變化，將圓柱體的質量改變了。真實的原因是什麼，科學家至今不得而知。我們唯一能夠確定的是——就算是地球上最穩定的鉑銥合金——所製作的圓柱體質量，也並不是一成不變的。
這是一件很糟糕的事情
這是一個比較嚴重的問題了，至少比同學們想象的還要糟糕得多。
雖然沒有任何人祕密的潛入並篡改了原器，但是原器它們本身正在自我改變！而我們甚至不知道其中的原因。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
巴黎
所以真有外星人發動了對地球的攻擊，它們只需要隨便派一個普通的吃瓜群眾，突破安保防禦，進入到那個地下室，打開這個保險櫃，就可以直接進行篡改“國際公斤原器”——破壞“一公斤”物理單位量的操作！他將切實的可以改變公斤的定義——一個人類很依靠的定義——就是這麼簡單直接！
這時候的世界會發生什麼直接的變化呢？我很好奇為什麼沒有一部《速度與激情》或者《碟中諜》系列，將這個腦洞行動寫進劇情中，這明顯不科學啊！——其實現實沒有那麼誇張，或者導遊們在科學方面的腦洞還沒有能夠開到如此之大。
現實之中，我們是否就安枕無憂了呢？事實並不樂觀。
在製作出原器的同時，人們同時也做了40個相同的副本，這些副本雖然做不到完全和原器一模一樣，但副本的質量跟原器極其相近，人們把那些偏差記錄下來。這些副本被送至世界上各個國家，作為公斤的標準。
國際千克原器
1948年，各個“一公斤”被重新統一了起來。人們重新測量了這些“公斤原器”的質量，一個嚴重的問題出現了！
雖然所有的圓柱體都是用相同的一種合金做成的，幾乎在相同的其他條件下保存，它們的品質差變大了。“國際公斤原器”的質量並不能跟它六個在相同條件下保存的“姐妹圓柱體”保持一致！其他四十個副本，它們品質差變得更大；相差最大的，甚至相差達到了50毫克——差不多一個手指印的質量。
可以推測出，一定有某種變化，將圓柱體的質量改變了。真實的原因是什麼，科學家至今不得而知。我們唯一能夠確定的是——就算是地球上最穩定的鉑銥合金——所製作的圓柱體質量，也並不是一成不變的。
這是一件很糟糕的事情
這是一個比較嚴重的問題了，至少比同學們想象的還要糟糕得多。
雖然沒有任何人祕密的潛入並篡改了原器，但是原器它們本身正在自我改變！而我們甚至不知道其中的原因。
科技之鎖
地球的科學界不能接受有一個不斷改變自己的單位。同時，問題不僅僅是質量單位的問題了，要知道，在7個國際主單位中，有四個單位取決於“一公斤”的質量！它們分別是摩爾、安培、坎德拉；更不用提像牛頓、焦耳、伏特、瓦特這種依靠推導出的單位了。如果連基本單位都在改變，那麼人類的實驗數據如何能夠保持精確和統一？
這場定義混亂帶來的災難性後果有沒有別的國家或者地區的人類可以倖免呢？在緬甸或者美國，他們用的質量主單位可是——磅！雖然“磅”並沒有依賴於一個特定的物體——標準原器的“一磅”是不存在的；但是一磅的定義是整整0.45359237公斤！“一公斤”瞎了，“一磅”也是跑不了的啦。
人類的科學之路，是不是真的要被這個“主單位”的不確定性，而徹底鎖死了呢？
量子理論和相對論拯救科學界
一直以來，不斷地有同學質疑，究竟量子力學和相對論，特別是相對論——愛因斯坦的發現，到底有什麼實際的應用？
在這裡我將給出一個確定的答案——正是通過量子論和相對論，偉大的愛因斯坦，把物理學從某個角度，再度拯救了。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
巴黎
所以真有外星人發動了對地球的攻擊，它們只需要隨便派一個普通的吃瓜群眾，突破安保防禦，進入到那個地下室，打開這個保險櫃，就可以直接進行篡改“國際公斤原器”——破壞“一公斤”物理單位量的操作！他將切實的可以改變公斤的定義——一個人類很依靠的定義——就是這麼簡單直接！
這時候的世界會發生什麼直接的變化呢？我很好奇為什麼沒有一部《速度與激情》或者《碟中諜》系列，將這個腦洞行動寫進劇情中，這明顯不科學啊！——其實現實沒有那麼誇張，或者導遊們在科學方面的腦洞還沒有能夠開到如此之大。
現實之中，我們是否就安枕無憂了呢？事實並不樂觀。
在製作出原器的同時，人們同時也做了40個相同的副本，這些副本雖然做不到完全和原器一模一樣，但副本的質量跟原器極其相近，人們把那些偏差記錄下來。這些副本被送至世界上各個國家，作為公斤的標準。
國際千克原器
1948年，各個“一公斤”被重新統一了起來。人們重新測量了這些“公斤原器”的質量，一個嚴重的問題出現了！
雖然所有的圓柱體都是用相同的一種合金做成的，幾乎在相同的其他條件下保存，它們的品質差變大了。“國際公斤原器”的質量並不能跟它六個在相同條件下保存的“姐妹圓柱體”保持一致！其他四十個副本，它們品質差變得更大；相差最大的，甚至相差達到了50毫克——差不多一個手指印的質量。
可以推測出，一定有某種變化，將圓柱體的質量改變了。真實的原因是什麼，科學家至今不得而知。我們唯一能夠確定的是——就算是地球上最穩定的鉑銥合金——所製作的圓柱體質量，也並不是一成不變的。
這是一件很糟糕的事情
這是一個比較嚴重的問題了，至少比同學們想象的還要糟糕得多。
雖然沒有任何人祕密的潛入並篡改了原器，但是原器它們本身正在自我改變！而我們甚至不知道其中的原因。
科技之鎖
地球的科學界不能接受有一個不斷改變自己的單位。同時，問題不僅僅是質量單位的問題了，要知道，在7個國際主單位中，有四個單位取決於“一公斤”的質量！它們分別是摩爾、安培、坎德拉；更不用提像牛頓、焦耳、伏特、瓦特這種依靠推導出的單位了。如果連基本單位都在改變，那麼人類的實驗數據如何能夠保持精確和統一？
這場定義混亂帶來的災難性後果有沒有別的國家或者地區的人類可以倖免呢？在緬甸或者美國，他們用的質量主單位可是——磅！雖然“磅”並沒有依賴於一個特定的物體——標準原器的“一磅”是不存在的；但是一磅的定義是整整0.45359237公斤！“一公斤”瞎了，“一磅”也是跑不了的啦。
人類的科學之路，是不是真的要被這個“主單位”的不確定性，而徹底鎖死了呢？
量子理論和相對論拯救科學界
一直以來，不斷地有同學質疑，究竟量子力學和相對論，特別是相對論——愛因斯坦的發現，到底有什麼實際的應用？
在這裡我將給出一個確定的答案——正是通過量子論和相對論，偉大的愛因斯坦，把物理學從某個角度，再度拯救了。
對，又是我，愛因斯坦
操作起來其實很簡單，我們只要將主單位的定義，從特定物體層面解脫出來，使用物理意義上的常數代替就可以了。
質量單位千克（kg），對應普朗克常數為6.62607015×10^-34J·s（焦耳·秒）時的質量單位。
愛因斯坦指出，光子的能量只與它的頻率有關，等於h，其中v是光子的頻率，h就是普朗克常數。因此普朗克常數的單位是“焦耳·秒”，也就是kg*m^2/s。我們規定了普朗克常數精準等於6.62607015×10^-34J·s，再使用同時重新定義的m和s，就可以得到kg的精準定義了。
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
巴黎
所以真有外星人發動了對地球的攻擊，它們只需要隨便派一個普通的吃瓜群眾，突破安保防禦，進入到那個地下室，打開這個保險櫃，就可以直接進行篡改“國際公斤原器”——破壞“一公斤”物理單位量的操作！他將切實的可以改變公斤的定義——一個人類很依靠的定義——就是這麼簡單直接！
這時候的世界會發生什麼直接的變化呢？我很好奇為什麼沒有一部《速度與激情》或者《碟中諜》系列，將這個腦洞行動寫進劇情中，這明顯不科學啊！——其實現實沒有那麼誇張，或者導遊們在科學方面的腦洞還沒有能夠開到如此之大。
現實之中，我們是否就安枕無憂了呢？事實並不樂觀。
在製作出原器的同時，人們同時也做了40個相同的副本，這些副本雖然做不到完全和原器一模一樣，但副本的質量跟原器極其相近，人們把那些偏差記錄下來。這些副本被送至世界上各個國家，作為公斤的標準。
國際千克原器
1948年，各個“一公斤”被重新統一了起來。人們重新測量了這些“公斤原器”的質量，一個嚴重的問題出現了！
雖然所有的圓柱體都是用相同的一種合金做成的，幾乎在相同的其他條件下保存，它們的品質差變大了。“國際公斤原器”的質量並不能跟它六個在相同條件下保存的“姐妹圓柱體”保持一致！其他四十個副本，它們品質差變得更大；相差最大的，甚至相差達到了50毫克——差不多一個手指印的質量。
可以推測出，一定有某種變化，將圓柱體的質量改變了。真實的原因是什麼，科學家至今不得而知。我們唯一能夠確定的是——就算是地球上最穩定的鉑銥合金——所製作的圓柱體質量，也並不是一成不變的。
這是一件很糟糕的事情
這是一個比較嚴重的問題了，至少比同學們想象的還要糟糕得多。
雖然沒有任何人祕密的潛入並篡改了原器，但是原器它們本身正在自我改變！而我們甚至不知道其中的原因。
科技之鎖
地球的科學界不能接受有一個不斷改變自己的單位。同時，問題不僅僅是質量單位的問題了，要知道，在7個國際主單位中，有四個單位取決於“一公斤”的質量！它們分別是摩爾、安培、坎德拉；更不用提像牛頓、焦耳、伏特、瓦特這種依靠推導出的單位了。如果連基本單位都在改變，那麼人類的實驗數據如何能夠保持精確和統一？
這場定義混亂帶來的災難性後果有沒有別的國家或者地區的人類可以倖免呢？在緬甸或者美國，他們用的質量主單位可是——磅！雖然“磅”並沒有依賴於一個特定的物體——標準原器的“一磅”是不存在的；但是一磅的定義是整整0.45359237公斤！“一公斤”瞎了，“一磅”也是跑不了的啦。
人類的科學之路，是不是真的要被這個“主單位”的不確定性，而徹底鎖死了呢？
量子理論和相對論拯救科學界
一直以來，不斷地有同學質疑，究竟量子力學和相對論，特別是相對論——愛因斯坦的發現，到底有什麼實際的應用？
在這裡我將給出一個確定的答案——正是通過量子論和相對論，偉大的愛因斯坦，把物理學從某個角度，再度拯救了。
對，又是我，愛因斯坦
操作起來其實很簡單，我們只要將主單位的定義，從特定物體層面解脫出來，使用物理意義上的常數代替就可以了。
質量單位千克（kg），對應普朗克常數為6.62607015×10^-34J·s（焦耳·秒）時的質量單位。
愛因斯坦指出，光子的能量只與它的頻率有關，等於h，其中v是光子的頻率，h就是普朗克常數。因此普朗克常數的單位是“焦耳·秒”，也就是kg*m^2/s。我們規定了普朗克常數精準等於6.62607015×10^-34J·s，再使用同時重新定義的m和s，就可以得到kg的精準定義了。
普朗克
長度單位米，基於十九世紀末麥克斯韋電磁學理論，和愛因斯坦狹義相對論的基礎光速不變性，利用光速為常數給出的長度的更精準定義：“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度”。
時間單位秒，則是量子論的發展，使得人們認識到量子化能級的存在，物質能態躍遷會輻射特定頻率的光子，有了對於“秒”的精準定義：“銫－133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷的輻射週期的9192631770倍的持續時間”。
通過定義真空中光速從而定義了“米”； 通過定義普朗克常數從而定義了“千克”。
這就是本質的科學定義，是符合自然規律的定義。我們的物理量，終於可以擺脫物質層面，站在自然規律級別的水平了。
這是值得每一個同學自豪的事情。
結語
在結束這篇文字之前，同學們不知道有沒有注意到，還有一個問題值得引起我們的思考，那就是時間的主單位——秒。
時間的主單位——秒，到今天為止，我們仍然沒有辦法，通過基本物理規律或常數來進行定義。根據廣義相對論，時間的流逝受到引力場的影響，空間和時間都可以改變。時間節奏是不確定的，我們目前根據銫原子鐘的震盪的每個週期的時間來衡量時間等長的屬性，這種依賴週期性運動而定義的時間，真能夠體現時間的本質嗎？
星際戰爭打響，光粒和二向箔都只能算是常規武器，最令人恐懼的終極手段，莫過於給予對手改變物理規律的攻擊！通過篡改對方宇宙的物理概念參數，使整個科學體系崩潰，達成一擊必殺的效果。
星際戰爭示意圖
2018年11月16日，地球。在這個日子之前，只需要一個普通的人類，徒手就能完成上述改造終極規律的攻擊，給人類科學世界造成極度混亂。
我當然是在寫科普而不是在寫科幻，這到底是怎麼一回事呢？容我喝杯水，給大家慢慢道來。
決定科學世界的七個基本物理量
日常生活中，我們會接觸到各種“物理量”，無論你是否知道它們在物理學上被稱為“物理量”，你都要和這些概念打交道。比如，長度（距離）、質量、時間、溫度、力、能量、功率等等。
物理量有成百上千個，每個物理量都有若干個單位，為了更好的計量和測算，我們需要對每個物理量的每個單位給出準確的定義。
物理量概念
科學世界的建立，可以說離不開物理量以及單位的定義。早在近百年前，各國科學工作者們就意識到這件事情的重要性，他們在一起制定了一套計量體系，被稱為“國際單位制”，用於準確規定每個物理量和它們的單位。
國際單位制中，最重要的一項成果就是規定了七個基本物理量和它們的“主單位”，並給出了這七個主單位的標準定義，其它物理量都可以通過這七個基本物理量計算得到。簡單的說，現代科學的邏輯自洽以及數學基礎，就來源於此。
七個基本物理量主單位
這七個基本物理量和它們的主單位分別是：時間單位 秒（s）、長度單位 米（m）、質量單位 千克（kg）、電流強度單位 安培（A）、熱力學溫度單位 開爾文（K）、物質的量單位 摩爾（mol）、發光強度單位 坎德拉（cd）。
一公斤定義的歷史開端——一升冰水
人們最早定義這些物理量的單位大小的時候，採用的方法是簡單粗暴，甚至漏洞百出。
限於篇幅問題，我們就以主單位中質量單位——千克——為例子，講講人類科學進步的曲折歷史。
“一公斤”最初的單位名稱是grave，而不是kilogram，這個詞的發音源自法語。這個名詞更早還可以追溯到拉丁語中，它指代的是重力的意思。
1793年，當時的物理學家們，將質量的國際主單位定義為：冰融化時（0攝氏度），一立方分米水的質量——就是現在的一升冰水的質量。在這個夏天回想起這個概念，令人心情不禁也稍微涼快了些吧。
水立方體
質量定義大家用得很愉快，但是grave這個名詞卻一波三折。因為人們很快發現這個單位太大了，於是他們一致同意修改為“克”——“grave”的一千分之一。但是同樣的又很快，還是同一幫人，他們又又發現，“一克”，又實在是太小了。他們決定重新開始使用“grave”。但由於原來的名稱不好繼續沿用，他們只好重新再再再命名“公斤”為——kilogram——“千克”。
這也是為什麼公斤是唯一一個帶有前綴的國際主單位的緣由。
從一升水到一塊金屬
1799年，一公斤被重新定義為4攝氏度時一升水的質量——水的密度最大時的質量。水雖然在日常生活中隨處可得，但水本身不易於保存而且明顯的蒸發性，顯然不是被用作一個質量標準的最合理的物質。
於是，有人制造了一個純鉑金圓柱體，它的質量與用水定義出來的一公斤相等，這個鉑金圓柱體被命名為——“kilogram of the archives”——檔案公斤。
一公斤砝碼示意圖
這個事件具有一個劃時代的重要意義，這標誌著，從此以後，“一公斤”不再與水一定體積下的質量有關了。
1889年，差不多90年後，人們用鉑銥合金製造出一個圓錐，代替了之前的“一公斤”。這個新圓錐體雖然硬度比前面製造出的更大，但基本與原圓錐體相同，它就是人類科學歷史上定義中的“一公斤”，它正式被叫做“國際公斤原器”。
國際千克原器
在一百多年前的那個日子裡，人類歷史上第一次真正解決了什麼是“一公斤”這個定義。如果有同學提問，一公斤是什麼？我們就可以把這個圓錐體拿出來，自豪的說，這就是全宇宙中，唯一一個質量為一公斤整的物質。因為它就是“一公斤”。
是不是有點——我就是我，不一樣的煙火這樣的感覺呢？
簡單的說，“公斤”也是唯一一個，用一個指定物質，定義的國際主單位。
國際公斤原器的定義與困惑
“一公斤”從它誕生以後，科學家把它放置在三個鐘罩下面保存，它的周邊有6個“姐妹公斤”，這七個“一公斤”，在一個嚴格控制溫度的保險庫裡面，開啟這個保險庫需要三把在不同人手中的鑰匙，保險箱保存在巴黎郊外的國際計量局地下室裡。
巴黎
所以真有外星人發動了對地球的攻擊，它們只需要隨便派一個普通的吃瓜群眾，突破安保防禦，進入到那個地下室，打開這個保險櫃，就可以直接進行篡改“國際公斤原器”——破壞“一公斤”物理單位量的操作！他將切實的可以改變公斤的定義——一個人類很依靠的定義——就是這麼簡單直接！
這時候的世界會發生什麼直接的變化呢？我很好奇為什麼沒有一部《速度與激情》或者《碟中諜》系列，將這個腦洞行動寫進劇情中，這明顯不科學啊！——其實現實沒有那麼誇張，或者導遊們在科學方面的腦洞還沒有能夠開到如此之大。
現實之中，我們是否就安枕無憂了呢？事實並不樂觀。
在製作出原器的同時，人們同時也做了40個相同的副本，這些副本雖然做不到完全和原器一模一樣，但副本的質量跟原器極其相近，人們把那些偏差記錄下來。這些副本被送至世界上各個國家，作為公斤的標準。
國際千克原器
1948年，各個“一公斤”被重新統一了起來。人們重新測量了這些“公斤原器”的質量，一個嚴重的問題出現了！
雖然所有的圓柱體都是用相同的一種合金做成的，幾乎在相同的其他條件下保存，它們的品質差變大了。“國際公斤原器”的質量並不能跟它六個在相同條件下保存的“姐妹圓柱體”保持一致！其他四十個副本，它們品質差變得更大；相差最大的，甚至相差達到了50毫克——差不多一個手指印的質量。
可以推測出，一定有某種變化，將圓柱體的質量改變了。真實的原因是什麼，科學家至今不得而知。我們唯一能夠確定的是——就算是地球上最穩定的鉑銥合金——所製作的圓柱體質量，也並不是一成不變的。
這是一件很糟糕的事情
這是一個比較嚴重的問題了，至少比同學們想象的還要糟糕得多。
雖然沒有任何人祕密的潛入並篡改了原器，但是原器它們本身正在自我改變！而我們甚至不知道其中的原因。
科技之鎖
地球的科學界不能接受有一個不斷改變自己的單位。同時，問題不僅僅是質量單位的問題了，要知道，在7個國際主單位中，有四個單位取決於“一公斤”的質量！它們分別是摩爾、安培、坎德拉；更不用提像牛頓、焦耳、伏特、瓦特這種依靠推導出的單位了。如果連基本單位都在改變，那麼人類的實驗數據如何能夠保持精確和統一？
這場定義混亂帶來的災難性後果有沒有別的國家或者地區的人類可以倖免呢？在緬甸或者美國，他們用的質量主單位可是——磅！雖然“磅”並沒有依賴於一個特定的物體——標準原器的“一磅”是不存在的；但是一磅的定義是整整0.45359237公斤！“一公斤”瞎了，“一磅”也是跑不了的啦。
人類的科學之路，是不是真的要被這個“主單位”的不確定性，而徹底鎖死了呢？
量子理論和相對論拯救科學界
一直以來，不斷地有同學質疑，究竟量子力學和相對論，特別是相對論——愛因斯坦的發現，到底有什麼實際的應用？
在這裡我將給出一個確定的答案——正是通過量子論和相對論，偉大的愛因斯坦，把物理學從某個角度，再度拯救了。
對，又是我，愛因斯坦
操作起來其實很簡單，我們只要將主單位的定義，從特定物體層面解脫出來，使用物理意義上的常數代替就可以了。
質量單位千克（kg），對應普朗克常數為6.62607015×10^-34J·s（焦耳·秒）時的質量單位。
愛因斯坦指出，光子的能量只與它的頻率有關，等於h，其中v是光子的頻率，h就是普朗克常數。因此普朗克常數的單位是“焦耳·秒”，也就是kg*m^2/s。我們規定了普朗克常數精準等於6.62607015×10^-34J·s，再使用同時重新定義的m和s，就可以得到kg的精準定義了。
普朗克
長度單位米，基於十九世紀末麥克斯韋電磁學理論，和愛因斯坦狹義相對論的基礎光速不變性，利用光速為常數給出的長度的更精準定義：“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度”。
時間單位秒，則是量子論的發展，使得人們認識到量子化能級的存在，物質能態躍遷會輻射特定頻率的光子，有了對於“秒”的精準定義：“銫－133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷的輻射週期的9192631770倍的持續時間”。
通過定義真空中光速從而定義了“米”； 通過定義普朗克常數從而定義了“千克”。
這就是本質的科學定義，是符合自然規律的定義。我們的物理量，終於可以擺脫物質層面，站在自然規律級別的水平了。
這是值得每一個同學自豪的事情。
結語
在結束這篇文字之前，同學們不知道有沒有注意到，還有一個問題值得引起我們的思考，那就是時間的主單位——秒。
時間的主單位——秒，到今天為止，我們仍然沒有辦法，通過基本物理規律或常數來進行定義。根據廣義相對論，時間的流逝受到引力場的影響，空間和時間都可以改變。時間節奏是不確定的，我們目前根據銫原子鐘的震盪的每個週期的時間來衡量時間等長的屬性，這種依賴週期性運動而定義的時間，真能夠體現時間的本質嗎？
時間的本質到底是？
所以，時間的本質到底是什麼？仍舊是一個沒有確切答案的疑問。
同學們，你們覺得，時間是不是真實的存在，它的本質又是什麼？歡迎留言討論。
我是貓先生，只寫能讓人愉快閱讀的科普，你值得關注。
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