国际单位制

國際單位制(法語:Système International d'Unités,簡稱SI),源於公制(又稱米制),是世界上最普遍採用的標準度量系統。國際單位制以七個基本單位為基礎,由此建立起一系列相互換算關係明確的「一致單位」。另有24個以十進制作為基礎的詞頭(前綴),當加在單位名稱或單位符號前的時候,可用於表達該單位的倍數或分數。

國際單位制源於法國大革命期間所採用的十進制單位系統──公制;現行制度從1948年開始建立,於1960年正式公佈。它的基礎是米-千克-秒制(MKS),而非任何形式的厘米-克-秒制(CGS)。國際單位制的設計意圖是,先定義詞頭名稱和單位名稱,但單位本身的定義則會隨著度量科技的進步、精準度的提高,根據國際協議來演變。例如,分別於2011年、2014年舉辦的第24、25屆國際度量衡大會討論了有關重新定義公斤的提案。基本單位的定義修訂提案于2018年11月16日的第26届大会通过。,並於2019年5月20日起正式生效。

隨著科學的發展,厘米-克-秒制中出現了不少新的單位,而各學科之間在單位使用的問題上也沒有良好的協調。因此在1875年,多個國際組織協定《米制公約》,創立了國際度量衡大會,目的是訂下新度量衡系統的定義,並在國際上建立一套書寫和表達計量的標準。

國際單位制已受大部分國家所採納,但在英語國家當中,國際單位制並沒有受到全面的使用。

歷史

公制最早在1790年代法國大革命期間採用,當時只有長度和質量的原器,分別作米和公斤的定義標準。1830年代,卡爾·弗里德里希·高斯為一套建立在長度、質量和時間上的「一致單位制」打下了根基。1860年代,在英國科學促進協會(英語:British Association for the Advancement of Science)的主持下,一組科學家制訂了一套包含基本單位和導出單位的一致系統。但當時人們同時使用著多個與電有關的單位,因此阻礙了將電單位納入這套單位制之中。直到1900年,喬瓦尼·吉奧爾吉英语Giovanni Giorgi才提倡在原來的三個基本單位之外再加一個電單位。

1875年,法國根據《米制公約》把維護公斤和米定義原器的責任轉交給國際組織。1921年,公約適用範圍擴大至所有物理量,包括最早於1893年定義的各種電單位。

1948年,學者們開始將公制重新制訂為一套「實用單位制」,經過逾十年的發展後,終於在1960年公佈「國際單位制」。1954年第10屆國際度量衡大會把電流、溫度及發光強度定為“基本物理量”,使基本物理量增加至六個。相對應的基本單位有米、公斤、秒、安培、開爾文和坎德拉。1971年,國際單位制再添一個基本物理量──以摩爾來表示物質的量。

早期發展

1791年,法國科學院的一個委員會受國民議會和路易十六的委派,開始建立一套統一、基於理性的度量衡系統,這將成為公制。成員包括「現代化學之父」安東萬-羅倫·德·拉瓦節及數學家皮耶爾-西蒙·拉普拉斯和阿德里安-馬里·勒壤得。:365當時的社會反應,有抗拒的,也有不屑一顧的,還有嘲諷的。:89委員會在設計長度、體積和質量的相互關係時所遵從的原則,和1668年英國神職人員約翰·威爾金斯在《論真正的文字和哲學語言》(英語:An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language)中所提倡的一致。他們也根據最早於1670年由法國神職人員加布里埃爾·穆東英语Gabriel Mouton提出的方法,利用地球的子午線作為長度的定義基礎。1791年3月30日,國民議會採納了委員會的新度量衡系統,並批准在敦刻爾克和巴塞羅那之間進行勘察,以確立子午線的長度。1792年7月11日,委員會提出將長度、面積、容積和質量的單位名稱分別定為metre(公尺)、acre (公畝)、litre(公升)和grave(公斤的舊名),而這些單位的倍數和分數則用以十進制為基礎的詞頭來表示,如centi表示一百分之一,kilo表示一千倍等等。:82

詹姆斯·克拉克·馬克士威

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