影響了人類半個世紀的國際計量體系，將在2018年發生重大變革。利用量子技術與互聯網技術，國際單位制中科學家假設的數值，將全部改由自然界的基礎常數來定義。國際度量衡委員會(CIPM)的新草案一旦在明年的國際度量衡大會上通過，世界測量技術規則將被重構。

包括“千克”(質量)、“開爾文”(溫度)、“安培”(電流)、“摩爾”(物質的量)在內的4項國際單位定義在明年初改變，對計量學家是千載難逢的機會，卻急壞了臺灣媒體，因為臺灣引以為傲的IC半導體產業良率恐將大幅拉低。

為什么國際單位要重新定義？

國際單位制的核心是7個基本單位，即時間單位“秒”、長度單位“米”、質量單位“千克”、熱力學溫度“開爾文”、電流單位“安培”、發光強度單位“坎德拉”和物質的量單位“摩爾”。自1971年以來，這7個基本量，一直作為國際單位制的基本單位。

新舊國際單位定義對比

在7大國際單位制當中，有6個單位是由沒有實體的自然現象所定義，只有1個單位可以用實際物體來表示，那就是“千克”。定義千克的，是一塊放在法國巴黎近郊的國際標淮局(BIPM)保險箱的標準砝碼——國際千克原器(International Prototype of the Kilogram，簡稱IPK)。高爾夫球大小的IPK由90%鉑和10%銥打造，平時放在真空封存的三層玻璃罩內。全球還有許多IPK復制品，作為各國自己校正單位的標淮。

國際千克原器件

實物基準易受環境影響，巴黎的IPK已經微量發胖了，過去100年飄移了50微克，相當于一顆直徑0.4毫米的小沙粒，準確度產生偏差。預計到2018年第26屆國際度量衡大會，科學界將放棄末代小金屬圓柱，改用普朗克常數定義“千克”。

普朗克常數描述電磁波能量和頻率之間的關系(E=hν，其中，E是能量，ν是頻率和h是普朗克常數)，但測量非常困難。也正是因為量不準的困難，質量單位一直無法自然定義。

任職于美國國家標淮與技術研究院(NIST)的物理學家史蘭明格(Stephan Schlamminger)團隊近期宣布，已取得初步成果：他們把已知質量的物體擺在瓦特天平(Watt Balance)的一端，另一端則對線圈施加電流產生機械力，與物體因重力下拉的力達到平衡。從電磁力算出普朗克常數的值后，再通過質能轉換公式E=mc2，算出質量，精度可達3.4×10-8。

美國國家標淮與技術研究院的瓦特天平

該團隊預計2017年7月會再次公布他們獨立測量的結果。到2018年國際度量衡大會，從各團隊測量值中挑出最準確的最終值，IPK就可以退休了。

別的單位也將重新定義。如測量電流的單位“安培”，目前定義為：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行而無限長的圓直導線內，通以等量恒定電流，導線間相互作用力在1米長度上為2×10-7牛時，則每根導線中的電流為1安培。

這樣假想的導線在現實中根本不存在，因此，也將改用可以真正被測量的基本電荷。現在的納米科技裝置已能計算在導線中流動的個別帶電粒子，所以可藉由電子的電荷量來重新定義安培。

同理，開爾文和摩爾，也將分別從水的三相點及相對原子質量，改由明確的波茲曼常數(Boltzmann constant)和阿佛加德羅常數(Avogadro constant)來定義。

科學家制造了世界上最精確的單晶硅球

另外幾項國際單位，未來也將變革。加拿大主導此項工作的計量學家史提爾(Alan Steele)說：“如果預想下一次重新定義，可能會以量子力學方法定義發光強度，秒的定義也許會從微波改成光學方式。不過這至少還要等15年，甚至可能更久。”定義的原則在于，無論是在地球上或在仙女座上，任何地方的智慧生物都能夠理解這些新單位。