在計(jì)量長(zhǎng)度、重量和容積的度量衡基準(zhǔn)中，長(zhǎng)度和容積早已實(shí)現(xiàn)用光速或原子振動(dòng)等自然常數(shù)來(lái)標(biāo)定，只有質(zhì)量單位千克仍然由有形物體（鉑金圓柱體）來(lái)標(biāo)定。不過(guò)，到今年底或明年初，研究人員將可完成用電磁力方法重新定義質(zhì)量單位千克，同時(shí)還將研究采用原子計(jì)數(shù)的辦法來(lái)定義千克。 德國(guó)國(guó)家度量衡學(xué)研究所的研究人員貝克說(shuō)：“千克是整個(gè)度量衡系統(tǒng)白色夾克衫上的黑污點(diǎn)”。幾十年來(lái)，全世界的研究人員一直試圖抹掉這一污點(diǎn)，采用的方法包括計(jì)算1000克物質(zhì)中的原子數(shù)目，以及將質(zhì)量轉(zhuǎn)換成一種電磁力等。 據(jù)新出版的《科學(xué)》雜志報(bào)道，與自然常數(shù)不同，人工制成的千克基準(zhǔn)會(huì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化。盡管過(guò)去一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，一直保存在巴黎國(guó)際度量衡局中的“千克-18”千克基準(zhǔn)的變化不大，但這個(gè)千克圓柱體基準(zhǔn)是1880年，在當(dāng)時(shí)工業(yè)污染很?chē)?yán)重的倫敦鍛造出來(lái)的，由于污染物的影響，可能隨時(shí)間的推移正在喪失其質(zhì)量基準(zhǔn)。同100年前相比，現(xiàn)在的大氣中含有更多的水銀，由于千克基準(zhǔn)是由含鉑金的合金制成的，而鉑金會(huì)吸收水銀，這就使質(zhì)量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性不可避免地受到了影響。 英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的羅賓遜等人正采用“瓦特平衡法”定義千克，試圖將千克質(zhì)量同基本自然常數(shù)聯(lián)系在一起，其精度有望達(dá)到一億分之一。如果試驗(yàn)獲得成功，他們將能按照長(zhǎng)度、時(shí)間、引力和普朗克常數(shù)，重新定義質(zhì)量單位。為了達(dá)到這一目的，他們?cè)O(shè)計(jì)出了極靈敏的儀器，實(shí)驗(yàn)還被安排在建筑物內(nèi)沒(méi)有人工作的夜間進(jìn)行。羅賓遜稱(chēng)，他已將測(cè)量精度提高到一億分之一，但他對(duì)發(fā)表這一成果持謹(jǐn)慎態(tài)度，因?yàn)闇y(cè)量值幾周后發(fā)生了漂移。不過(guò)現(xiàn)在他已找到了問(wèn)題的起因：測(cè)量必須完全在真空下完成，徹底消除空氣浮力的影響。 在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院，利用“瓦特平衡法”來(lái)定義千克基準(zhǔn)也獲得不錯(cuò)的成果。1998年，斯特諾等人公布的結(jié)果精確到一千萬(wàn)分之一。使用改進(jìn)的儀器，他們也獲得一億分之幾的精度。瑞士也有一臺(tái)原型儀器投入試驗(yàn)，另一臺(tái)儀器正在法國(guó)巴黎建造。羅賓遜說(shuō)：“盡管這些儀器都采用同樣的機(jī)理，但美國(guó)的儀器和瑞士的儀器，在物理上是不同的。如果他們?nèi)吉?dú)立地產(chǎn)生同樣的測(cè)量值，那將表明這種技術(shù)是有效的。” 利用原子計(jì)數(shù)法來(lái)重新定義千克基準(zhǔn)，則遇到較大的困難。這個(gè)方法比復(fù)雜的“瓦特平衡法”更為直觀，它只涉及到在已知質(zhì)量中，計(jì)量原子的數(shù)目。但單獨(dú)地計(jì)數(shù)到10的23次方個(gè)原子，花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，因此人們正在設(shè)計(jì)靈巧的方法，以加速這一計(jì)數(shù)過(guò)程。目前在一項(xiàng)稱(chēng)為“阿伏伽德羅”的國(guó)際合作計(jì)劃中，科學(xué)家正在計(jì)量0.012千克碳-12原子的總數(shù)。阿伏伽德羅計(jì)劃涉及到葡萄柚大小的超純單晶硅球。測(cè)量球的直徑和硅原子之間的間距，將精確地揭示它們包含多少個(gè)原子。問(wèn)題是硅含有多種同位素，而測(cè)出各種同位素的比率十分困難。所以目前精度僅達(dá)到一千萬(wàn)分之一。羅賓遜說(shuō)：“使用各種方法重新定義千克基準(zhǔn)的研究人員都不能單獨(dú)發(fā)表其測(cè)量成果，即使自己已經(jīng)首先獲得測(cè)量結(jié)果，也必須等其他人獲得相同的成果，才能證明自己的結(jié)果有效。”科學(xué)家們認(rèn)為，未來(lái)幾年將用“瓦特平衡法”來(lái)裁決。只有最終在“重量和測(cè)量大會(huì)”上通過(guò)這一測(cè)量值，才能采用這個(gè)千克新定義。