国际单位制(SI)

国际单位制(SI)是公制的现代形式,也是世界上使用最广泛的测量体系。它由七个基本单位构成,其他所有单位皆由此导出。

SI 的七个基本单位

SI 中的任何物理量都可用七个基本单位表示。自 2019 年重新定义起,每个单位都通过固定一个基础物理常数的数值来定义,而非依赖实物原器。

物理量	单位	符号	定义
时间	秒	s	通过将铯-133 超精细跃迁频率 Δν_Cs 固定为精确的 9 192 631 770 Hz 来定义。
长度	米	m	通过将光速 c 固定为精确的 299 792 458 m/s,并结合秒来定义。
质量	千克	kg	通过将普朗克常数 h 固定为精确的 6.626 070 15×10⁻³⁴ J·s,并结合米和秒来定义。
电流	安培	A	通过将基本电荷 e 固定为精确的 1.602 176 634×10⁻¹⁹ C,并结合秒来定义。
热力学温度	开尔文	K	通过将玻尔兹曼常数 k 固定为精确的 1.380 649×10⁻²³ J/K 来定义。
物质的量	摩尔	mol	定义为恰好含 6.022 140 76×10²³ 个基本单元,即阿伏伽德罗常数 N_A 的固定值。
发光强度	坎德拉	cd	通过将频率为 540 THz 辐射的发光效率 K_cd 固定为精确的 683 lm/W 来定义。

2019 年 5 月 20 日,SI 基本单位被重新定义,不再依赖任何实物(如铂铱合金千克原器)。取而代之的是精确固定七个定义常数:铯频率 Δν_Cs、光速 c、普朗克常数 h、基本电荷 e、玻尔兹曼常数 k、阿伏伽德罗常数 N_A 和发光效率 K_cd。这使单位稳定、普适,并可在任何实验室复现。

s Δν(Cs) = 9 192 631 770 Hz

m c = 299 792 458 m/s

kg h = 6.62607015×10⁻³⁴ J·s

A e = 1.602176634×10⁻¹⁹ C

K k = 1.380649×10⁻²³ J/K

mol Nₐ = 6.02214076×10²³ mol⁻¹

cd K_cd = 683 lm/W

导出单位由基本单位组合而成,许多具有专门名称。例如表示力的牛顿(N)为 kg·m·s⁻²,表示能量的焦耳(J)为 kg·m²·s⁻²。

SI 源自法语「Système international d’unités」,即国际单位制——公制经全球统一后的现代形式。

2019 年以前,千克由一个铂铱合金圆柱体定义,其质量随时间略有漂移。如今通过固定普朗克常数 h 来定义,单位完全稳定,可在任何地方复现。

共有七个基本单位:秒、米、千克、安培、开尔文、摩尔和坎德拉。其他所有 SI 单位都由它们导出。