Q1:与现行国际单位制(SI)相比,新SI中的7个基本量和单位会发生变化吗?
A1:不,7个基本量和单位仍将保持不变。
Q2:SI中相互关联的、具有特定名称和符号的22个导出单位是否会发生变化?
A2:不,新SI中22个具有特定名称和符号的导出单位将保持不变。
Q3:新SI中,用于表述单位的倍数或因数的前缀名及其符号(例如用“Kilo/千”代表103,用“milli/毫”代表10-3等)是否会发生变化?
A3:不,这些前缀名及符号不会发生改变。
Q4:新SI单位的大小会发生变化吗?
A4:不会。
Q5:那么新SI改在哪里了?
A5:新SI中的千克/kg,安培/A,开尔文/K,摩尔/mol将拥有新的定义。新定义经过了精细考量,以保证其生效之时,新单位的大小和旧单位的完全一致。
Q6:那么修改定义的目的是什么?
A6:用基本物理常数重新定义千克将确保其具有长期稳定性,从而使其更加可靠。这是现行千克定义所不能保证的。
安培和开尔文的新定义将极大提升与它们相关的质量、电学量以及辐射温度测量的准确度。这将即刻对电学测量产生影响;最准确的电学测量需要依据约瑟夫森效应和量子化霍尔效应———而新的SI单位固定了普朗克常数h和基本电子电荷数e的数值,这也使约瑟夫森常数和冯·克里青常数具有确切的数值。这将终结电学测量结果必须采用传统电学单位而不是SI单位来表达的局面。
新的开尔文和千克定义将固定辐射能量和热力学温度间转换因子(斯特藩-玻尔兹曼常数)的数值,这将引领温度计量随科技进步。
新的摩尔定义将比现行定义更简单,它将帮助SI的使用者更好理解“物质的量”的本质和单位。
Q7:S1中其它三个基本单位秒/s、米/m、坎德拉/cd定义又将如何呢?
A7:秒、米、坎德拉的定义将不变,但是它们的表达方式会有一定改变,以与千克、安培、开尔文和摩尔新定义的表达方式相一致。
Q8:你们将如何通过固定h的量值来定义千克,或通过固定e的量值来定义安培,诸如此类?你们怎么知道它们应固定到什么值上?如果你们突然发现选择了错误的值会怎么样?
A8:我们并不固定———或修订———任何用于单位定义的常数的量值。基本物理常数的量值是天然不变的,我们只是固定每个常数采用SI单位进行表达时的数值。我们通过固定基本常数的数值来定义常数测量单位的大小。
例如:若c是光速的量值,{c}是它的数值,[c]是单位,使c={c}[c]=299792458m/s
则量值c是数值{c}和单位[c]的乘积,量值c永远不变。乘数{c}和[c]或许会经由其他方式重选以保障乘积c不变。
1983年,我们决定将数值{c}固定为299792458,并以此定义了速度的单位[c]=m/s。由于时间单位秒/s已经(通过原子跃迁频率)定义了,所以这主要起到了定义长度单位米/m的效果。新定义之所以选择这个数值,是为了保证单位m/s的幅值不变,从而保证新旧单位的连续性。
Q9:OK,你们实际上只是固定物理常数在使用新单位表达时的数值。以千克为例,你们选择固定普朗克常数以新单位[h]=kgm2s-1表达时的数值{h}。但问题是,如果在SI修订不久后,有新的实验结果表明你们选择了错误的{h}又该怎么办?
A9:在做出改变后,用于现行千克定义的国际千克原器(IPK)的实际质量将通过实验来确定。如果我们选择了“错误的值”,它仅仅意味着新的实验告诉我们IPK的质量在新SI中并不精确等于1kg。
虽然这种情况可能看起来好像有问题,但它只会影响宏观的质量测量,不会对原子质量以及其它与量子物理相关的常数的值产生影响。但如果我们仍沿用千克的现行定义,我们将继续承担由参考值(如IPK的质量)不稳定带来的后果———与真实不变的常量如原子质量或普朗克常数相比,它们已被证明会随着时间变化了———尽管没有人确切知道它究竟改变了多少,但可以确定的是自1889年IPK被用于千克定义以来,IPK的质量发生了多达几乘以10-7的变化。新定义的优势在于,我们将知道用于千克定义的常数是真实不变的。
Q10:每个被用于单位定义的基本常数都有各自不确定度;它的值并不能确切得知。但是新SI打算固定它们的确切数值?这是如何做到的?它们的不确定度呢?
A10:现行SI将1kg定义为IPK质量的确切值,其不确定度为零:ur(mIPK)=0;而普朗克常数的值是通过实验测定的,其相对标准不确定度大约是4.4×10-8,即ur(h)=4.4×10-8。在新的定义中,普朗克常数的值是确定的,不确定度是0,而IPK的质量将通过实验测量,并有约4.4×10-8的相对标准不确定度。也就是说,不确定会并不会在新的定义中消失,只是如下表所示,转移到旧的参考标准上了。
