2018年11月13日至16日，第26届国际计量大会（CGPM）将在位于法国巴黎西南的伊夫林省首府凡尔赛宫举行。本次大会审议通过的国际单位制（SI）修订定义将于2019年世界计量日（5月20日）正式生效，取代现行的SI定义。
每年的5月20日，如果你是理科生，一定记得这一天也是世界计量日。计量是世界的精确测量，没有精确的单位，就不可能得到统一可靠的测量数据。这次国际计量大会对定义的审查，可以说是对整个国际单位制进行了一次“大改”。
SI规定的单位有基本单位和派生单位。基本单位是国际计量大会选定的最基本的物理量单位，包括：质量单位千克、时间单位秒、长度单位米、电流（强度）单位安培、（热力学）温度单位开尔文、物质的量单位摩尔、（发光）光强度（度）单位坎德拉。派生单位是由这些单位合成的单位，如面积单位平方米、速度单位米/秒等。
让我们看看这些单位：
长度（米）：
最早的米被定义为地球经度的二十分之一。显然这个定义既不容易测量，也不准确，于是在1889年的第一届国际度量衡会议上，人们制作了一把铂铱尺，只要尺子的刻度相同长度，就称为一米。然而随着技术的进步，这把尺子的误差越来越让人无法接受，温度、腐蚀等因素干扰着一米的长度，随着这把尺子的使用，人们发现，原来谁也不知道这米原来到底有多长。人们也发现了一个道理：用物理常数来定义单位，比用物理实体来定义单位更准确。所以，准确地测量一个物理量国际计量大会第26次会议新修订，比准确地制造一个原始零件更有希望，于是人们不断改进技术，希望能够测量出更准确的物理常数。
1960年，第11届国际计量大会通过了米的新定义，即“氪原子能级跃迁产生的辐射，波长为真空中波长的0.73倍”。因为测量到这种辐射的波长是0.73米，而这种辐射在世界各地都一样，所以相比原来，大家在实验室里测量一下就能知道一米有多长。所以采用新定义后，精度比米样机高了很多。即使我们回头测量米样机，发现各国仿制米样机时，误差还是挺大的。
1983年，在第十七届国际计量大会的时候，人们已经能够非常精确地测量出光速（с=m/s），于是就改为了一直沿用至今的定义：一米是光在真空中十分之一秒内所行进的距离。我们再回头看旧的定义，会发现它们也存在一些误差。我们看看现在地球子午线的长度，大约是20037公里。可以说，在改变定义的过程中，站在普通人的角度，定义的使用方式并没有什么不同。只是我们以前用一个定义去测量另一个量，现在根据测量结果重新定义，结果发现原来的定义存在很大的误差，定义中用到的数字贝语网校，从2000万分之一的整数，变成了现在的零散的数字。至于为什么不简单地将上述数定义为整数——我想一般人是绝对不愿意换卷尺的，所以物理学家和我们的学生就应该受点苦，用一个不是整数的奇怪数。
时间单位为秒：
最初的时间是靠天文学来计算的，我们知道一天有24小时，一小时有3600秒，所以秒就被定义为一天的1/86400，但是大家都知道每一天的长度都是不一样的，所以这个一天就是天文学家所定义的平均一天的长度。
但用天来定义秒还不够精确。1960年，第11届国际计量大会批准了以国际天文学联合会规定的回归年为基础的定义：从1900年1月0日12时开始的回归年的1/.9747。但天文学依然达不到那样的精度。于是，1967年，第13届国际计量大会干脆抛弃天文学，爱上了物理学，把秒定义为铯-133原子基态两个超精细能级间跃迁的辐射周期持续时间，这一定义一直沿用至今。显然，原子能级跃迁测量技术的提高，让我们可以更好地定义秒。
对于光强度相信大家不太熟悉，就不讲了，我们来说说这次计量会议将要改变的单位：
质量（千克）：
我们都知道一升水重一公斤，确实是老定义。但水的体积会随着冷热而膨胀收缩，在凝固点、最大密度点、三相点都会有温度和压力的差异。当时人们就像定义公斤一样，造出了国际千克原器（IPK），一直沿用到现在。为什么不造出克呢？一开始我想造出克，但实在是太无奈了，因为技术不够！
质量太难定义了，长期以来，没有人找到更合适的方法来代替物理IPK，而IPK和多个副本的质量也在不断变化。但现在，我们有了更高的技术，现在有人建议制作更精确的千克或用原子质量来代替IPK。这次测量会议充满了量子的氛围。
爱因斯坦说，质量是能量的一种表现形式。两者都是物体的属性。物体拥有的能量越多，它所表现的质量就越大。这就是著名的质能方程：E=mc^2。因此，质量测量的问题就转化为能量。接下来，我们来看看光子的质量和能量。
量子力学告诉我们，光子的能量和它的频率成正比。这个比率被称为普朗克常数h。换句话说，我们测量普朗克常数越准确，我们就能越准确地定义质量。要知道，普朗克常数是一个10的-34次方量级的数字。为了定义千克，需要等待很长时间的技术进步。
安培最初被定义为电解速率，但这似乎不准确。后来，电磁学的发展定义了绝对安培。今天使用的两根导线之间力的定义是在 1946 年由国际度量衡委员会批准的。
我不知道你们怎么想，但是我在学习电磁学的时候，觉得这个定义很别扭。明明有更“基本”的物理量，比如电荷的库仑，却要用一种完全不直观的力来定义电流。
如果我们测量一个基本电荷，比如一个电子，并且知道 Q=It，那么我们可以将安培定义为 I=Q/t。换言之，先有电荷，后有电流，电流成为导出单位。安培已经从一个宏观单位变成了一个需要用微观量来定义的单位。
物质的量以摩尔为单位：
物质的量是我们从高中开始就接触到的物理量，是衡量微观粒子数量的物理量。1971年，第十四届国际计量大会把物质的量纳入基本单位。化学史上摩尔的定义，是希望原子量能和质量联系起来。比如我们最理想的情况是，一摩尔氢原子是一克，一摩尔氦原子是四克。然而同位素、丰度、质量损失都告诉我们，这个关系没那么简单。氢的原子量是1.008，所以一摩尔氢原子的质量应该是1.008克。
现在的定义是碳12，也就是说你问我一摩尔碳12原子的质量，正好是12克。但现在我们希望绕过质量国际计量大会第26次会议新修订，定义物质的量。也就是说，如果技术进步，可以精确测量12克碳12的数量，也就是阿伏伽德罗常数，我们可以用它来定义物质的量，直接说阿伏伽德罗常数是一摩尔。这难道不美妙吗！
值得骄傲的是，中国科学家在这方面做出了卓有成效的工作，中国计量科学研究院精确测得了硅球中浓缩硅-28的摩尔质量，并换算成阿伏伽德罗常数，最终定义了物质的量。
热力学温度单位开尔文：
最早的温度定义是一群奇怪的人用奇怪的指标（比如人的体温是华氏100度，或者常年在零度以上），更科学的是我们用的摄氏标度，100度这个范围很人性化，用水这种常见的物质来定义也很贴近生活，比如零度以下的温度告诉我们外面的温度是冰点。
1848 年，开尔文勋爵提出绝对零度是一个不错的选择。虽然我们每天都生活在 200 到 300 度的温度环境中，但对于物理学家来说，这确实是一个巨大的诱惑，毕竟绝对零度这个绝对标准是通用的。开尔文勋爵还借用了摄氏温标的宽度来定义开尔文的宽度，这样我们就可以这么说，增加一度摄氏度就是增加一开尔文。
与水的冰点和沸点相比，水的三相点更为准确。这是一个略高于0°C的温度和压力环境，冰、水和水蒸气可以共存。1954年，第十届国际度量衡会议采用了这一标准，并经过多次修订，但至今仍在使用。
为了摆脱水的束缚，物理学家想用一个常数来定义温度，这个常数就是玻尔兹曼常数。在微观世界，粒子的平均平动能与绝对温度成正比，比值为玻尔兹曼常数的1.5倍（此外，理想气体常数和熵中也出现了玻尔兹曼常数）。所以如果能精确测量玻尔兹曼常数，我们也可以重新定义开尔文。中国科学家对这一测量也做出了不少贡献。
很多改变都是在我们不知情的情况下发生的，慢慢地你会发现整个世界都发生了翻天覆地的变化。但别以为我们的教科书很快就能赶上来，它们总是落后于时代。第七期填空时，不仅“三短三长一不满”的说法没有及时删除，高考题也引入了很多新元素。所以何乐而不为，我们来一道新SI的高考物理题吧！