■現今SI制度7個基本單位的相互關係（左）。右為將推出新的SI制度。 網上圖片重視7大單位相關性 料2018行新制
上期討論出於實用考慮，歷史上出現了不同的量度單位。然而，當自然科學、科技及經濟對準確度的要求不斷提高，就出現了國際公認的單位-國際單位制（The International System of Units，SI）。任何的物理測量均建基於以下7個基本單位，或是它們的組合，7個基本單位包括：
量度長度：米（m）
量度質量：千克（kg）
量度時間：秒（s）
量度電流量：安培（A）
量度溫度：開氏（K）
量度亮度：坎德拉（cd）
量度物質量：摩爾（mol）
以上基本單位都有仔細的定義，而複合單位的定義亦與這些定義相關。隨着測量方法的進步，基本單位的定義愈精細準確，是以它們會隨着時間而改變，例如1793年，科學家把地球四分之一子午線的長度，定義為一千萬米（詳見11月23日「科學講堂」），而「一米」的定義分別於1960年及1983年被更新，而且這些定義盡可能遠離會不斷改變的物質。
1960年「一米」以氪元素輻射波長定義
因為地球四分之一子午線的長度不便在實驗室量度，故此於1960年，科學家把米重新定義，他們希望以某元素的波長作米的定義，而且該元素的原子數及中子數均要為雙數，讓原子的自旋（nuclear spin）不會影響量度。所以元素中，鎘（cadmium）、氪（krypton）及水銀（mercury）的自旋均為0，而且它們的波長（wavelength）可於光譜中的可見光區域被觀察。因為氪於室溫中為氣體，而且穩定性十分高，故此，科學家把一米定義為真空中氪86（Krypton-86）原子橙色輻射波長的1650763.73倍。
為什麼科學家把這個奇怪的非正數作為倍數？因為科學家把氪86的橙色輻射與鎘的紅色輻射比較而得來的。這個定義建基於一個穩定的物理現象，而且可於世上任何設備完善的實驗室重複量度。
1983年原子鐘技術助重新定義
然而，以氪86作為一米的定義只維持了二十多年。隨着科技進步，科學家發現氪86的不對稱性，故此於1983年，米的定義再次被修改。當時原子鐘超卓的技術讓科學家把米的定義建基於秒之上，他們把一米定義為以「光於真空中1/299792458秒內行走的距離」。
不同單位關係更重要
除了科學技術的提升，出現了新的SI制度，長度的量度為一例，更重要的是不同單位之間的關係。然而，現今的系統仍然不夠完整。
從右圖可見，現今開氏的定義與其餘6個單位不相關。故此，於2018年，將會推行新的SI制度，以彌補舊制的不足。
小 結
隨着科學與科技的進步，社會對量度的精確度愈來愈高。科學家不只追求準確度，更追求一致性。有時聽到不喜歡科學的人說，科學不斷改變，故並非真理。
其實科學家並沒有認為科學是真理，反而是透過反覆驗證，力求完善，把「客觀事實」的準確度不斷提高。 ■吳俊熙博士
作者簡介：畢業於加州大學洛杉磯分校（UCLA），曾任教於加州的州立大學及香港大學，現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。讀者可通過www.facebook.com/drbennyng聯繫作者。
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