世界上最圆的球体，价值一千万，竟然是为了定义千克！花的世界之最

你可能觉得球体很普通，很容易制造，但其实要做出一个完美的球体，是非常困难的。科学家们花了三十多年的时间，用最先进的技术和设备，制造出了一颗球体，它的任意直径都相等，误差小于0.3纳米，几乎可以忽略不计。这个球体的表面光滑无比，由纯度极高的硅-28构成。这个球体的价值高达一千万美元，是世界上唯一的一颗。

这个球体就是号称“世界上最圆的球体”的硅球，它是由国际科学家团队在三十多年的时间里，经过无数次的打磨、测量和校准，用最先进的技术和设备制造出来的。它的目的是为了重新定义国际单位制中的基本单位——千克。

为什么要重新定义千克？

千克是衡量质量的单位，也是国际单位制中唯一一个还依赖于物理实物的单位。目前，全世界都以法国巴黎国际度量衡局保管的一块铂铱合金制成的圆柱体——国际千克原器（IPK）为标准。IPK被称为“大千克”，它有六个副本分别存放在不同的国家，用来校准各国的千克标准。

IPK并不是一个稳定的标准。由于环境因素和人为操作的影响，IPK和它的副本之间存在微小但不可忽略的质量差异。据估计，IPK在过去百年里可能损失了约50微克（相当于一根头发丝的重量）。这对于日常生活来说可能无关紧要，但对于科学研究和工业生产来说，可能会造成严重的误差和后果。

科学家们一直在寻找一种更精确、更稳定、更普适的方法来定义千克。他们希望能够用一个不变的自然常数来代替一个易变的物理实物。这个自然常数就是普朗克常数（h），它是量子力学中最基本的常数之一，描述了能量和频率之间的关系。

普朗克常数是一个非常小的数字，约为6.626×10^-34^焦耳秒。要用它来定义千克，就需要用一个仪器来测量它。这个仪器就是瓦特平衡（又称开尔文平衡），它可以利用电磁力和重力之间的平衡关系，通过测量电流、电压、速度和位移等物理量，间接地测量出普朗克常数。
瓦特平衡也有它的局限性。它需要一个高纯度、高均匀性、高稳定性、高对称性的物质作为质量标准，而且这个物质的摩尔质量（即每摩尔物质的质量）也要能够精确地测量出来。这就是硅球的用武之地。

硅球是由硅-28同位素制成的，它的摩尔质量是已知的最精确的摩尔质量之一，误差仅为3×10^-10^克/摩尔。硅球的纯度和均匀性也非常高，它的晶格结构几乎是完美的，没有任何杂质和缺陷。硅球的稳定性和对称性也非常高，它不会因为氧化、吸附或磨损而改变形状或质量。硅球的表面光滑度也达到了极致，它的任意两点之间的距离都相等，误差小于0.3纳米。

硅球可以作为瓦特平衡中的质量标准，通过它可以测量出普朗克常数，从而定义出千克。科学家们计划用两颗硅球来进行实验，一颗用于瓦特平衡，另一颗用于摩尔计数。通过比较两颗硅球中的硅原子个数，可以进一步提高普朗克常数的测量精度。
硅球对人类有何意义？

硅球的制造和使用，不仅是一项科学壮举，也是一项对人类文明有深远影响的工程。通过重新定义千克，我们可以建立一个更加精确、更加稳定、更加普适的国际单位制，为科学研究和工业生产提供更可靠的基准和标准。这将有助于推动各个领域的发展和创新，提高人类社会的效率和质量。

硅球也是一种艺术品，它展示了人类对完美和美丽的追求和创造。它是一种超越时间和空间的存在，它不受外界因素的影响，它保持着自身的纯净和完整。它是一种对自然法则的尊重和利用，它利用了自然界中最基本的常数和最简单的形状。它是一种对人类智慧和技术的体现和证明，它融合了多个学科和领域的知识和方法。

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