基本单位溯源 - IPS99技术分享

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中国古代度量衡体系

度量衡的起源与早期形态

中国是世界上最早建立度量衡制度的国家之一，其历史可以追溯到远古时期。在新石器时代的遗址中，如仰韶文化和龙山文化，考古学家发现了陶制或石制的容器和工具，这些物品的尺寸显示出一定的规律性，这可能是早期度量标准的雏形。

夏商周时期的度量衡

到了夏、商、周三代，中国的度量衡体系逐渐成形。根据《尚书》等古代文献记载，当时已经有了“布手知尺，布指知寸”的说法，意味着人们开始利用人体部位作为长度单位的标准。同时，重量单位也出现了，例如以黍米的数量来定义一铢（约0.65克）。这一时期的度量衡多为实物标准，且各地存在差异。

秦朝统一度量衡

秦始皇统一六国后，推行了一系列改革措施，其中包括统一度量衡。公元前221年，他下令在全国范围内实施统一的度量衡制度，这是中国历史上第一次大规模的度量衡标准化行动。秦朝规定了统一的长度、容量和重量单位，并铸造了标准器物分发至全国各地，确保了全国范围内的测量一致性。

国际单位制（SI）概述

国际单位制的定义与构成

国际单位制，简称SI（Système International d’Unités），是目前全球最广泛采用的计量单位系统。它起源于法国大革命期间对统一测量标准的需求，并在20世纪通过国际协议正式确立（故其官方语言为法语和英语）。SI单位制由一组相互关联的基本单位和一系列衍生单位组成，旨在为科学、技术、贸易以及日常生活中所有类型的测量提供一个精确且一致的框架。

SI单位的七个基本单位介绍

国际单位制的基础建立在七个被国际认可的基本单位之上，它们分别是：

秒（s） - 时间单位
米（m） - 长度单位
千克（kg） - 质量单位
安培（A） - 电流单位
开尔文（K） - 热力学温度单位
摩尔（mol） - 物质的量单位
坎德拉（cd） - 发光强度单位

这七个基本单位是相互独立的，各自代表了不同物理量的基准。它们的选择基于自然界中稳定的常数或现象，以确保其长期稳定性和普遍适用性。

衍生单位及辅助单位的概念

除了上述基本单位外，国际单位制还包括大量由基本单位组合而成的衍生单位，用于表示其他物理量。例如，力的单位牛顿（N）就是由质量单位千克、长度单位米和时间单位秒组合而成；而功率的单位瓦特（W）则是由能量单位焦耳（J）除以时间单位秒得到。此外，还有一些辅助单位如弧度（rad）和球面度（sr），虽然不作为基本单位使用，但在特定领域内具有重要意义。

国际单位制的特点与优势

一致性：所有国家和地区都遵循相同的单位定义，保证了全球范围内的测量一致性。
精确性：随着科学技术的发展，基本单位的定义不断更新，以提高测量精度。
实用性：SI单位制不仅适用于科学研究，也易于在日常生活和技术应用中实施。
扩展性：该系统设计允许轻松添加新的单位或修改现有单位，以适应科技进步带来的新需求。

国际单位制的发展历程

米制公约的签订与米制公约组织的成立 (1875)
- 背景：在19世纪中叶，随着工业化和国际贸易的发展，各国之间缺乏统一的度量衡标准成为了一个亟待解决的问题。
- 事件：1875年5月20日，在法国巴黎召开了国际会议，来自17个国家的代表签署了《米制公约》（Metre Convention）。该条约旨在建立一个全球统一的度量衡系统，并为此设立了三个主要机构——国际计量委员会（CIPM）、国际计量局（BIPM）和国际计量大会（CGPM）。
第一届国际计量大会与国际单位制的初步确立 (1889 - 1960)
- 第一届国际计量大会（1889）：在这次会议上，正式定义了米和千克的原器，并将其作为国际标准。这些实物原型被保存在位于法国塞夫勒的国际计量局（BIPM）。
- 发展：随着时间推移，更多物理量的基本单位被加入到体系中，如安培（电流）、开尔文（温度）、摩尔（物质的量）和坎德拉（发光强度），逐渐形成了现代国际单位制的核心框架。
- 重要里程碑（1960）：在第十一届国际计量大会上，正式宣布采用“国际单位制”（SI）这一术语，标志着一个标准化、协调一致的测量系统的诞生。
SI单位制的现代化改革 (1960 - 2019)
- 定义更新：自1960年以来，国际单位制经历了多次修订，主要是为了提高测量精度和适应科技进步。例如，秒的定义从基于地球自转改为基于铯原子钟；米的定义从地球子午线长度变为光速为基础等。
- 辅助单位的引入：除了七个基本单位外，还引入了一些辅助单位来满足特定领域的需求，如弧度（rad）用于角度测量，球面度（sr）用于立体角测量。
根本性变革：依赖自然常数重新定义基本单位 (2019)
- 根本性转变（2019）：在第26届国际计量大会上，经过多年的准备和技术验证，决定对四个基本单位进行重新定义——千克、安培、开尔文和摩尔。这次改革使得所有SI基本单位都直接依赖于自然界的不变常数，而不是具体的实物原型或人为设定的标准。
- 新定义的特点：
  - 千克由普朗克常数定义
  - 安培由基本电荷定义
  - 开尔文由玻尔兹曼常数定义
  - 摩尔由阿伏伽德罗常数定义

时间单位 - 秒

定义秒的现代方法（铯原子钟）

直到20世纪中期，秒的定义一直基于地球的自转周期——即一天中的平均太阳日。然而，地球自转速度并不是绝对稳定的，受到潮汐摩擦等因素的影响，导致每天的时间长度略有差异。为了获得更加精确和稳定的时间标准，科学家们转向了量子物理学提供的解决方案。

铯原子钟的诞生：1955年，英国国家物理实验室首次成功研制出了铯原子钟。它利用铯-133原子在特定微波频率下的能级跃迁特性，能够以极高的精度计数时间。
秒的新定义：1967年第十三届国际计量大会正式决定将秒定义为铯-133原子基态两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射周期的9,192,631,770个周期的持续时间。这一定义不仅摆脱了地球自转的限制，而且极大地提升了时间测量的准确性。

时间单位的历史演变

最初的时间概念：一天与一年

一天：最直观的时间感知来自于地球自转所造成的昼夜交替。当太阳升起至落下再升起一次，即完成了一个完整的日夜循环，这构成了“一天”的基本概念。古代人通过观察日出日落来定义一天，并以此为基础安排日常活动。
一年：随着农业社会的发展，季节变化变得至关重要。古人注意到四季更迭与地球绕太阳公转之间的关系，认识到大约每365天左右，四季就会重复一遍，从而形成了“一年”的概念。为了使日历与季节保持同步，他们开始寻找一种方法来精确计算这一较长的时间周期。

一天24小时

古埃及的影响：最初，一天被简单地分为白天和黑夜两部分，两部分一样长。这种划分方式反映了当时人们对昼夜等长的理想化追求。然而，由于不同季节的日长有所变化，实际操作中并非总是如此精确。
巴比伦人的贡献：后来，古巴比伦人引入了六十进制（sexagesimal system），即以60为基础的计数系统。这个系统非常适合于分数计算，并且能够轻易地被许多数字整除，因此被广泛应用于时间和角度的测量。他们将一天细分为24个相等的部分，每个部分称为“小时”，并进一步将每小时分为60分钟，每一分钟又分为60秒。
六十进制的应用：选择60作为基数是因为它是一个高度合成数，它可以被很多数字整除（1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 和 60），这使得进行各种比例运算变得简单。
方便性与传统延续：尽管现代科学已经不再依赖于古代的数学体系，但这些古老的划分方法由于其便利性和历史传承而保留了下来。即使在今天，60进制仍然用于时间、角度和其他需要精细分割的情况。

中国古代的一天十二时辰

基于自然现象：中国古代对于时间的划分主要依据自然界的规律，尤其是天文现象。一天被划分为十二个时辰，每个时辰相当于现在的两个小时。这种划分方式与中国古代的阴阳五行学说密切相关，根据这一理论，宇宙间的一切事物都可以用阴阳两种对立统一的力量来解释，而一天中的不同时段也被赋予了不同的阴阳属性。
天文观测与历法：中国古代有着悠久的天文观测传统，早在商周时期就已经有了较为准确的日晷、漏壶等计时工具。这些仪器帮助人们更好地理解昼夜的变化规律，并促使他们发展出一套适合本国国情的时间划分体系。例如，《夏小正》是中国最早的天文历书之一，书中详细记载了一年中每个月份的物候特征及相应的农事活动，体现了古人对时间管理的重视。
文化与哲学背景：中国古代的十二时辰不仅仅是一种简单的计时方法，还蕴含着深刻的文化和哲学思想。十二时辰对应十二地支，每个时辰都有一个特定的名字，如子时、丑时等，并且与生肖动物相关联。此外，时辰的概念也融入到了中医理论中，认为人体内脏功能随时间变化而有所不同，因此在治疗疾病时需考虑时辰因素。
是否受外来影响：关于中国古代一天十二时辰是否受到外来文化影响的问题，学术界存在争议。虽然一些学者指出可能存在间接影响，比如通过丝绸之路传入的印度或波斯文化中也有类似的二十四小时或十二小时制，但更多证据表明，中国古代的时间划分体系主要是本土智慧的结晶，具有独特的民族特色和发展路径。
更精细的时间单位
- 刻（ke）：每个时辰又被进一步划分为四个“刻”，因此一昼夜共有48刻。每一刻大约等于现代的半小时。“刻”是通过水钟（漏壶）来衡量的，水从一个容器流到另一个容器所需的时间定义为一刻。
- 点（dian）：刻又可以细分为“点”，通常是一刻分为六点或十点。这样，一天就包含了288点或480点。点的长度取决于具体的计时工具和技术，但一般来说，它代表了非常短的时间间隔，用于更加精确的时间控制。
- 更（geng）：夜晚分为五更，每更大约两小时，由更夫报时。第一更始于晚上7点左右（戌时），最后一更结束于凌晨5点左右（寅时）。这种方式主要用于夜间的安全巡逻和时间提醒。
- 一炷香：非正式计时单位，指点燃一根香所需要的时间。由于不同场合使用的香长度、粗细和材料各异，所以燃烧所需的具体时间并不固定，通常在一小时左右。
- 一盏茶：非正式计时单位，指泡一杯茶所需的时间，从烧水到沏好茶端上桌的过程。这个时间段大约为几分钟，
- 其他计时工具：除了上述单位外，古代中国还使用了多种计时工具，如日晷（利用太阳投影）、铜壶滴漏（用水流速度）、香篆钟（焚香过程）等，以适应不同场合下的时间测量需求。

公历和闰年机制

地球绕太阳公转周期：一个回归年（tropical year）实际上约为365.24219天。为了使日历与季节保持同步，古人设计了闰年的概念来补偿额外的小数部分天数。
儒略历：最初由罗马皇帝儒略·凯撒引入的儒略历规定每四年加一个闰日（即2月29日），这样平均每年长度为365.25天。然而，这一算法稍微过长，导致随着时间推移，春分点逐渐漂移。
格里高利历：直到1582年，教皇格里高利十三世改革了日历，创建了格里高利历（Gregorian calendar），通过更为复杂的规则调整了闰年的频率，平均每年有 365.2425 天，从而更加精确地匹配地球的实际公转周期（大约经过3200多年，误差才会积累到 1 天左右）。格里高利历规定，普通年份为365天，而能被4整除的年份为闰年，但世纪年只有当它能被400整除时才是闰年。例如，1700年、1800年和1900年不是闰年，而1600年和2000年是闰年。
公历的月份：公历，即格里高利历，其月份结构源自古罗马时期的儒略历。最初的罗马历只有10个月，从三月（Martius）开始，至十二月（December），全年共304天，剩下的日子被视为冬季，没有明确的月份归属。后来，罗马第二任国王努马·庞皮利乌斯（Numa Pompilius）增加了两个月——一月（Ianuarius）和二月（Februarius），并将新年改为一月。最终，凯撒改革后的儒略历确立了12个月，每月长度相对固定，共计365天，每四年增加一个闰日以弥补地球公转周期的小数部分。
二月的天数：在努马的历法中，所有月份要么是29天，要么是31天，以确保总数接近354或355天。然而，由于当时认为偶数不吉利，努马决定将一个月份设为29天，而其他月份则为29天或31天交替。最终，二月被选为最短的月份，只有29天。到了公元前46年，儒略历对月份长度进行了重新分配，大部分月份设为31天，少数月份设为30天，二月保留为最短的月份，平年为28天，闰年则为29天。
星期：星期制度可以追溯到古代近东地区，包括巴比伦和犹太教传统。一个星期七天的概念最早出现在公元前7世纪的巴比伦，每个工作日都与特定的神明相关联。基督教和伊斯兰教后来继承了这一传统，将一周的第一天定为安息日（Sabbath）或主日（Sunday）。在西方世界，星期的命名大多来源于罗马神话中的行星守护神，如太阳（Sun）、月亮（Moon）、火星（Mars）、水星（Mercury）、木星（Jupiter）、金星（Venus）和土星（Saturn），这些名称至今仍在英语和其他欧洲语言中使用。

中国农历

阴阳合历：中国的传统历法是一种阴阳合历，它结合了月亮绕地球运行的周期（阴历）和地球绕太阳公转的周期（阳历）。每个月份根据月亮的相位变化定义，即从一个新月到下一个新月的时间约为29.5天，因此农历的一个月通常为29或30天。
二十四节气：为了确保农历能与四季保持同步，古人通过对天文现象的观测与计算，引入了“二十四节气”，这是基于太阳在黄道上的位置划分的一年中24个特定时刻。每个节气大约间隔15天左右，它们标志着气候变化和农事活动的重要节点，如立春、夏至等。这些节气帮助农民安排耕种和收获，并保证日历与自然界的节奏一致。
确定闰月：由于阴历年比阳历年短约11天，如果不进行调整，几年后农历就会与季节脱节。为此，古代中国采用了添加闰月的方式来维持两者之间的平衡。
- 十九年七闰法：最常用的规则是“十九年七闰”，也称为“置闰”。在这个周期内，每隔两年或三年插入一个月作为闰月，使得平均每年长度接近回归年的实际长度（365.2422天）。具体来说，在19个农历年中加入7个闰月，可以很好地校正累积的时间差。
- 选择闰月的位置：在中国古代历法中，选择闰月的位置主要依据“无中气之月为闰月”的原则，即如果某个月没有包含任何一个“中气”（24个节气中的12个特定时刻之一），那么这个月就被指定为闰月。通过这种方式，使每个月份与相应的季节特征相符，同时尽量减少对日常生活和重要节日的影响。
农历新年（春节）：农历新年的具体日期并不固定，因为它取决于当年是否有闰月等因素。通常情况下，春节落在公历1月21日至2月20日之间。这是因为农历正月初一总是对应着最近一次的新月，而这个时间点会在上述范围内变动。
历法改革与发展：随着时间推移和技术进步，历代王朝不断改进和完善历法系统。例如，汉武帝时期颁布了《太初历》，这是中国历史上第一部完整的官方历书；唐代僧一行编撰的《大衍历》则进一步提高了预测精度；明清两代继续沿用并细化了前人的成果。

长度单位 - 米

定义米的现代方法（光在真空中传播的距离）

直到18世纪末，长度单位“米”的定义一直基于地球的几何特性。最初的设想是以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位——米。这一定义标志着人类对长度测量科学化和标准化的重要进步。

从实物基准到光波基准：最初，米的定义源于实物，如一根特定的铂铱合金制成的“米原器”，被保存在特定环境下，各国以此为标准复制米尺。然而，实物会因温度、湿度、磨损等因素改变尺寸，难以长久保证高精度。20世纪后期，随着对光的深入研究，科学家发现光速在真空中恒定不变，为长度测量带来新契机。
米的新定义：1983年，国际计量大会（CGPM）正式采用了基于光速的米定义（光速是一个自然常数）。它规定米为光在真空中于1/299,792,458秒内所行进的距离。这一定义不仅摆脱了物理原型可能带来的不稳定性和磨损问题，而且极大地提升了长度测量的准确性和一致性。

长度单位的历史演变

最初的长度概念：人体部位与自然物

古代文明通常依赖于人体部位或日常物品来定义长度单位，这些单位虽然方便当地使用，但缺乏普遍适用性和标准化。

古埃及的腕尺：古埃及人使用一种称为“腕尺”（cubit）的单位，它大约等于从肘部到中指尖的距离，不同地区和个人之间的“腕尺”长度有所差异。
巴比伦的手掌宽：巴比伦人常用手掌宽度作为测量工具，这种单位同样存在较大的个体差异。
中国的拃和步：中国古代也使用类似的方法，例如“拃”是伸展大拇指和中指间的距离，“步”则是两脚交替行走一次的距离。

中国古代的长度单位

尺、寸、分：最常用的长度单位是“尺”，一尺约为现在的33厘米左右；“寸”是尺的十分之一；再细分为“分”。这些单位广泛应用于建筑、纺织等行业。
丈：一个较大的长度单位，一丈等于十尺，约合3.3米。它是土地测量和大型建筑工程中的重要单位。
咫、寻、仞：这些是比较少见的长度单位，它们主要用于特定场合下的测量。
- 咫：较小的长度单位，一咫等于八寸，约26.4厘米，多用于精细手工制品的测量。
- 寻：一寻等于八尺，约2.64米，主要用于描述高度或深度。
- 仞：古代的一个长度单位，一仞等于七尺或八尺，约2.31至2.64米，常用来表示城墙的高度。
特殊行业长度单位：
- 纺织业：“匹”是纺织品的长度单位，一匹布通常为四丈（约13.2米），这个单位便于计算布料的数量和价格。
- 建筑业：“弓”是建筑施工中使用的长度单位，一弓约合五尺（约1.65米），用于丈量地基、墙体等结构尺寸。
里：用于表示较长距离，一里等于150丈，即约643.74米。

公制长度单位的诞生与发展

公制长度单位的出现标志着人类对于长度测量科学化和标准化的重要进步。

法国大革命的影响：18世纪末，法国大革命期间提出了建立一套十进制的度量衡体系，旨在创造一个全球通用的测量系统。1791年，法国科学院建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位——米，并启动了详细的测量工作。这一定义体现了对自然界法则的深刻理解和精确测量技术的应用。
原始的米原器：1889年，第一届国际计量大会确立了第一个国际米原器，这是一个由铂铱合金制成的金属棒，保存在巴黎附近的国际计量局。该原器被定义为在冰点温度下两端刻痕之间的距离。
向自然常数过渡：随着时间推移，科学家认识到依赖实物标准存在局限性，如材料老化或环境条件变化可能导致微小误差。因此，寻找一个基于自然法则的定义成为了必要。最终，光速因其不变性和易测性而被选中作为新的参考点。

英制长度单位及其与公制的换算难题

英制长度单位历史悠久，在许多英语国家长期使用，但由于其复杂性和非十进制结构，给国际化和标准化带来了挑战。

英寸：英寸最初与人类拇指宽度有关，后在 14 世纪被英王爱德华二世规定为 3 颗大麦粒首尾相接的长度。
英尺和英寸：英制中最基本的长度单位是“英尺”（foot），一英尺等于12英寸（inch）。其他常见单位还包括码（yard）、英里（mile）等。
复杂的换算关系：英制单位之间存在多种换算比例，如1码=3英尺，1英里=1760码，这种非十进制系统增加了换算难度。
与公制的转换：1959 年，国际计量委员会通过了一项决议，将英寸与厘米的换算关系确定为 1 英寸等于 2.54 厘米，这一规定在全球范围内得到了广泛认可和采用，使得英制单位和公制单位之间有了一个明确、统一且精确的换算标准。
公制与英制并存：尽管国际上普遍采用公制，但在一些领域如美国的道路交通标志仍然使用英制单位。公制与英制之间的转换需要额外计算，例如1英寸=2.54厘米，1英尺=0.3048米。

中国现代的尺、寸、里的单位变化历史

中华民国时期：1915年，北洋政府颁布了《权度法》，正式规定以米制为基础的新度量衡制度，但同时允许民间继续使用旧制。这意味着“尺”、“寸”等传统单位仍然被广泛应用于日常生活和商业活动中。
新中国成立后的改革：中华人民共和国成立后，为了适应现代化建设和国际接轨的需求，国家大力推进公制化。1959年6月25日，国务院发布了《关于统一计量制度的命令》，明确规定在全国范围内实行以米制为主体的新度量衡制度，并逐步废除旧制。考虑到民众的习惯和实际操作中的便利性，政府采取了逐步过渡的方式，设定了换算关系：
- 1市尺 = 0.3333米（33厘米）
- 1市寸 = 0.0333米（3.3厘米）
- 1市里 = 500米（0.5公里）
传统单位的文化保留：尽管日常生活中公制已经占据主导地位，“尺”、“寸”等传统单位并未完全消失。它们在某些特定领域如传统手工艺、中医、古建筑修复等方面仍然具有重要意义，体现了中国传统文化的独特魅力。

您指出的问题非常准确。古代中国的“斤”并不是一开始就等于500克，而且在不同历史时期和不同地区，“斤”的实际重量确实有所不同。秦统一六国后确实对度量衡进行了标准化，但当时的“斤”并不等于现代的500克。以下是更正后的描述：

质量单位 - 千克

定义千克的现代方法（普朗克常数）

直到20世纪中叶，质量单位“千克”的定义一直基于实物——即保存在法国国际计量局的国际千克原器（IPK），一个由铂铱合金制成的圆柱体。然而，依赖于实物基准存在诸多局限性，如材料老化、环境变化等因素可能导致微小误差。为了获得更加精确和稳定的质量标准，科学家们转向了量子物理学提供的解决方案。

从实物基准到自然常数基准：2018年，第26届国际计量大会（CGPM）正式决定采用基于普朗克常数（h）的新定义。这一定义标志着质量测量进入了一个全新的时代，摆脱了对实物原型的依赖。
千克的新定义：根据新定义，千克被重新定义为使得普朗克常数h精确等于6.626 070 15×10^-34焦耳秒时的质量单位。通过这种方法，千克不再依赖于任何物理对象，而是基于自然界的基本常数，确保了其绝对性和全球一致性。

质量单位的历史演变

早期质量概念：基于生活与贸易需求

古代文明通常根据日常生活和贸易的需求来定义质量单位，这些单位虽然方便当地使用，但缺乏普遍适用性和标准化。

古埃及的德本：古埃及人使用一种称为“德本”的单位，它大约相当于91克，用于称量贵金属和香料等贵重物品。
巴比伦的米纳：巴比伦人常用“米纳”作为质量单位，一个米纳大约等于500克。
古希腊的塔兰特、米纳：古希腊人使用 “塔兰特” 作为较大的质量单位，1 塔兰特约合 26 千克，主要用于衡量大量的金属、粮食等物资。“米纳” 是比塔兰特小的单位，1 塔兰特等于 60 米纳，常用于较小物品的交易。
古罗马的阿斯、磅：古罗马有 “阿斯” 这一质量单位，后逐渐演变为 “磅”。早期的 “磅” 质量并不固定，随着罗马帝国的扩张和贸易发展，“磅” 的定义逐渐趋于稳定，约为 327 克，用于商业交易和税收计算等。
中国的两和斤：中国古代也使用类似的方法，例如“两”是较小的质量单位，“斤”则是较大的单位，广泛应用于市场交易和日常生活。

中国古代的质量单位

铢、两、斤：最常用的质量单位是“两”，再细分为“铢”。更大的单位是“斤”，一斤等于十六两。需要注意的是，在不同的历史时期和地区，“斤”的实际重量有所不同。例如：
- 战国时期：各国的“斤”所代表的质量各不相同，缺乏统一标准。
- 秦始皇统一度量衡：秦始皇统一六国后，规定了一套标准化的度量衡系统，其中包括“斤”的重量，约为现代的250克。由官府制作标准度量衡器具，如铜权等，作为称重的标准，要求各地统一使用。
钧：一个较大的质量单位，一钧等于三十斤，约等于15公斤。它是大宗货物运输和税收中的重要单位。
石：用于表示更大量级的质量，一石等于四钧，约等于60公斤。主要用于粮食和其他大宗商品的测量。

公制质量单位的诞生与发展

法国大革命的影响：18世纪末，法国大革命期间提出了建立一套十进制的度量衡体系，旨在创造一个全球通用的测量系统。1795年，法国政府正式引入了以克为基础的质量单位，并规定一克等于纯水在4摄氏度时一立方厘米的质量。
原始的千克原器：1889年，第一届国际计量大会确立了第一个国际千克原器（IPK），这是一个由铂铱合金制成的圆柱体，保存在巴黎附近的国际计量局。该原器被定义为千克的标准，成为全球各国复制千克单位的基础。
向自然常数过渡：随着时间推移，科学家认识到依赖实物标准存在局限性，如材料老化或环境条件变化可能导致微小误差。因此，寻找一个基于自然法则的定义成为了必要。最终，普朗克常数因其不变性和易测性而被选中作为新的参考点。

英制质量单位及其与公制的换算难题

英制质量单位历史悠久，在许多英语国家长期使用，但由于其复杂性和非十进制结构，给国际化和标准化带来了挑战。

盎司（Ounce）和磅（Pound）：英制中最基本的质量单位是“磅”（pound），其起源可以追溯到古代罗马帝国和中世纪欧洲的市场交易实践。一磅等于16盎司（ounce）。其他常见单位还包括石（stone）、夸特（quarter）等。
复杂的换算关系：英制单位之间存在多种换算比例，如1石=14磅，1夸特=28磅，这种非十进制系统增加了换算难度。
与公制的转换：1959年，为了实现英制与公制之间的精确换算，国际协议规定1磅等于0.45359237千克。这一标准在全球范围内得到了广泛认可和采用，确保了英制与公制单位之间的一致性和可比性。
公制与英制并存：尽管国际上普遍采用公制，美国在质量测量上仍然广泛使用英制单位。例如，在日常生活、商业和人体体重测量中常用磅（pound）和盎司（ounce）。公制与英制之间的转换需要额外计算，例如1磅=0.45359237千克，1盎司=28.3495克。

中国现代的两、斤单位变化历史

中华民国时期：1915年，北洋政府颁布了《权度法》，正式规定以公制为基础的新度量衡制度，但同时允许民间继续使用旧制。这意味着“两”、“斤”等传统单位仍然被广泛应用于日常生活和商业活动中。
新中国成立后的改革：中华人民共和国成立后，为了适应现代化建设和国际接轨的需求，国家大力推进公制化。1959年6月25日，国务院发布了《关于统一计量制度的命令》，明确规定在全国范围内实行以公制为主体的新度量衡制度，并逐步废除旧制。考虑到民众的习惯和实际操作中的便利性，政府采取了逐步过渡的方式，设定了换算关系：
- 1市斤 = 0.5千克（0.5公斤）
- 1市两 = 0.05千克
公制与传统单位并存：尽管公制单位（如千克）在正式场合和科学应用中占据主导地位，中国在涉及重量的场景中实际上广泛并存使用公斤和斤。例如，在市场交易、食品标签以及日常交流中，人们经常使用“斤”作为常用单位，而“千克”则更多出现在正式文件和国际交流中。这种并存体现了对传统文化的尊重和实际使用的便利性。

电学单位 - 安培

定义安培的现代方法（基本电荷）

安培是国际单位制（SI）中电流的基本单位，以法国物理学家安德烈-玛丽·安培的名字命名。直到2019年之前，安培的定义基于两个无限长、无质量、相距一米的平行导线之间的力的关系。然而，为了提高测量精度和稳定性，科学家们转向了基于量子物理学的基本常数——基本电荷（e）。

从力的定义到基本电荷基准：2019年5月20日，第26届国际计量大会（CGPM）正式通过了一项决议，采用基于基本电荷的新定义。这一改变标志着电流测量进入了一个全新的时代，摆脱了对复杂实验装置的依赖。
安培的新定义：根据新定义，安培被重新定义为使得基本电荷e精确等于1.602 176 634×10^-19库仑时的电流单位。换句话说，如果一个导体中每秒通过的电荷量为1库仑，则该导体中的电流为1安培。这种基于自然常数的定义确保了安培的绝对性和全球一致性。

电学单位的历史演变

早期电学概念与实践

在电学成为一门科学之前，人类就已经开始探索和利用电现象。古代文明记录了闪电、静电等自然现象，但直到18世纪末，随着伏打电池的发明，才真正开启了电学研究的大门。

伏打电池的发明：1800年，意大利物理学家亚历山德罗·伏打发明了第一个能够持续产生电流的装置——伏打电池。这标志着电学从理论探讨走向实际应用的重要一步。
早期电流测量：最初，电流的测量主要依赖于磁效应。例如，安德烈-玛丽·安培通过观察通电导线对指南针的影响来测量电流强度。这些早期实验为后来定义电流单位奠定了基础。

安培的引入与发展

安培的研究：安德烈-玛丽·安培是19世纪初最重要的电学家之一。他对电磁现象进行了系统性的研究，并提出了许多重要的理论，如安培定律，描述了电流产生的磁场。他的贡献使得“安培”成为电流的基本单位。
早期定义：1881年，在巴黎举行的国际电气大会上，安培被首次定义为“每秒钟通过横截面积为一平方厘米的铜线的电流，当该电流在真空中距离一米处产生两根相同长度的无限长平行导线间的作用力为2×10^-7牛顿时”。
国际标准的确立：1948年，第九届国际计量大会正式将安培确立为国际单位制的基本单位之一，并采用了上述基于导线间作用力的定义。这一定义一直沿用至2019年。

热力学温度 - 开尔文

定义开尔文的现代方法（玻尔兹曼常数）

开尔文是国际单位制（SI）中热力学温度的基本单位，以英国物理学家威廉·汤姆森，第一代开尔文勋爵的名字命名。开尔文的定义经历了多次演变，最新的定义基于量子物理学中的玻尔兹曼常数（ k k k），确保了其绝对性和全球一致性。

从水三相点到玻尔兹曼常数基准：2019年5月20日，第26届国际计量大会（CGPM）正式通过了一项决议，采用基于玻尔兹曼常数的新定义。这一改变标志着热力学温度测量进入了一个全新的时代，摆脱了对特定物质状态（如水的三相点）的依赖。
开尔文的新定义：根据新定义，开尔文被重新定义为使得玻尔兹曼常数 k k k 精确等于 1.380 649 × 10^-23焦耳每开尔文（J/K）时的温度单位。换句话说，1开尔文是指当系统中每个粒子平均动能增加1.380 649 × 10^-23焦耳时所对应的温度变化。

热力学温度的历史演变

早期温度概念与实践

在热力学温度成为科学概念之前，人类已经通过直觉和经验理解了冷热现象。然而，直到17世纪末至18世纪初，随着温度计的发明，才真正开始了对温度的量化研究。

伽利略温度计：意大利科学家伽利略·伽利莱被认为是最早尝试制造温度计的人之一。他的设计利用了液体的热胀冷缩原理，但尚未标准化。
华氏温标与摄氏温标：18世纪初，德国物理学家丹尼尔·加布里埃尔·华氏提出了华氏温标（Fahrenheit scale），而瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯则引入了摄氏温标（Celsius scale）。这些温标逐渐成为日常生活和科学研究中的重要工具。

绝对零度的发现

威廉·汤姆森的研究：19世纪中期，威廉·汤姆森（后来的第一代开尔文勋爵）提出了绝对零度的概念，即理论上最低可能温度，在此温度下所有分子运动几乎停止。他指出，绝对零度对应于-273.15摄氏度，并建议使用一个从绝对零度开始的新温标——开尔文温标。
热力学第三定律：20世纪初，德国物理化学家瓦尔特·能斯特提出了热力学第三定律，进一步确认了绝对零度的存在及其不可达到性。这一定律为热力学温度的理论基础提供了坚实的支撑。

国际标准的确立

水三相点作为参考点：1954年，第十届国际计量大会（CGPM）将水的三相点（冰、液态水和水蒸气共存的状态）确定为273.16开尔文，作为热力学温度的固定参考点。这一定义一直沿用至2019年。
玻尔兹曼常数定义的采用：2019年，为了提高测量精度和稳定性，国际计量大会正式采用了基于玻尔兹曼常数的新定义，使开尔文成为一个完全基于自然常数的单位。

华氏温标

华氏温标的起源与发展
- 起源：华氏温标是由德国物理学家丹尼尔·加布里埃尔·华氏（Daniel Gabriel Fahrenheit）在18世纪初期提出的。它是最早的标准化温标之一，广泛应用于英语国家，尤其是在美国。
- 定义：华氏温标的零点（0°F）最初设定为盐水溶液的冰点，而其妻子的体温则被设定为96°F。后来，华氏调整了他的温标，将纯水的冰点设为32°F，沸点设为212°F（在标准大气压下）。因此，华氏温标中水的冰点和沸点之间有180个刻度。
- 现状：尽管大多数国家已经转向摄氏温标，但在一些国家，如美国的日常生活和气象预报中，华氏温标仍然非常常见。
华氏温标的换算公式
- 华氏转摄氏： C = 5 9 ( F − 32 ) C = \frac{5}{9} (F - 32) C=95(F−32)
- 摄氏转华氏： F = 9 5 C + 32 F = \frac{9}{5}C + 32 F=59C+32

摄氏温标

摄氏温标的起源与发展
- 起源：摄氏温标由瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯（Anders Celsius）于18世纪中期提出。最初，摄尔修斯将水的沸点设为0°C，冰点设为100°C，但这与现代的摄氏温标相反。后来，该温标被反转，形成了今天我们熟知的摄氏温标。
- 摄氏温标的定义：摄氏温标将水的冰点设为0°C，沸点设为100°C（在标准大气压下）。这种简单直观的设计使得它在全球范围内得到了广泛应用，特别是在科学和技术领域。
- 现状：摄氏温标是国际单位制中常用的温标之一，广泛应用于科学研究、教育、医疗、工业等领域。此外，许多国家在日常生活中也采用摄氏温标进行温度测量。
摄氏温标的换算公式
- 摄氏转开尔文： K = C + 273.15 K = C + 273.15 K=C+273.15
- 开尔文转摄氏： C = K − 273.15 C = K - 273.15 C=K−273.15

中国古代的温度概念

中国古代并未发展出量化的温度测量系统或温标。但在日常生活、医学和手工业中已有丰富的定性描述和实践经验。古代文献用“寒”、“凉”、“温”、“热”等词汇描述温度感受，二十四节气间接反映了季节温度变化。在医学上，通过脉象诊断和药剂配制积累了体温和加热处理的经验；而在冶金和陶瓷工业中，工匠们依靠观察火焰颜色和熔渣状态来控制炉温和烧制温度。

物质的量 - 摩尔

定义摩尔的现代方法（阿伏伽德罗常数）

摩尔是国际单位制（SI）中物质的量的基本单位，以意大利化学家阿梅代奥·阿伏伽德罗的名字命名。它用于表示一定数量的粒子（如原子、分子、离子等），直到2019年之前，摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与 0.012 千克碳 - 12 的原子数目相等。然而，为了提高测量精度和稳定性，科学家们转向了基于量子物理学中的阿伏伽德罗常数（ N A N_A NA），确保了其绝对性和全球一致性。

从实物基准到自然常数基准：2019年5月20日，第26届国际计量大会（CGPM）正式通过了一项决议，采用基于阿伏伽德罗常数的新定义。这一改变标志着物质的量测量进入了一个全新的时代，摆脱了对实物原型的依赖。
摩尔的新定义：根据新定义，摩尔被重新定义为使得阿伏伽德罗常数 N A N_A NA 精确等于 6.022 140 76 × 10²³ mol^-1 的物质的量单位。1 摩尔包含 6.02214076×10²³ 个基本单元，这一常数被称为阿伏伽德罗常数，单位为 mol^-1。换句话说，1摩尔是指含有阿伏伽德罗常数个基本单元（如原子、分子等）的集合体。

物质的量的历史演变

早期物质的量概念与实践

在摩尔成为科学概念之前，人类已经通过定性描述理解了物质的数量关系。例如，古代炼金术士和早期化学家尝试通过比例混合不同物质来制造合金或药物。然而，直到19世纪初，随着原子论的发展，才真正开始了对物质数量的量化研究。

道尔顿的原子论：英国化学家约翰·道尔顿提出了原子论，认为所有物质由不可分割的微小粒子——原子组成。这一理论奠定了现代化学的基础，并促使科学家寻找一种能够精确描述这些粒子数量的方法。
阿伏伽德罗假说：意大利物理学家阿梅代奥·阿伏伽德罗提出，相同体积的不同气体在相同温度和压力下含有相同数量的分子。这一假设后来被称为阿伏伽德罗定律，为物质的量的概念提供了重要的理论支持。

国际标准的确立

摩尔的引入：1900年左右，德国化学家威尔姆·奥斯特瓦尔德首次使用“摩尔”一词来描述物质的数量，当时并没有像现在这样有非常精确的对应数量，大致概念是：如果一种物质的质量在数值上等于它的分子量，且单位为克，那么这个质量对应的物质的量就是 1 摩尔。比如氧气的分子量约为 32，那么 32 克氧气的物质的量就是 1 摩尔；氢气的分子量约为 2，2 克氢气的物质的量就是 1 摩尔。此后，摩尔逐渐成为化学计量中的标准单位。
阿伏伽德罗常数的测定：20世纪初，科学家们开始尝试精确测定阿伏伽德罗常数。它与阿伏伽德罗假说有关，即温度为 0℃（273.15K）、压强为 1 标准大气压（101.3kPa）时，1 摩尔任何气体所占的体积都约为 22.4L，所含的分子数目称为阿伏伽德罗常数。美国物理学家罗伯特·密立根通过油滴实验测定了电子电荷，从而间接推算了阿伏伽德罗常数。随着时间的推移，测量技术不断进步，阿伏伽德罗常数的精度也不断提高。
实物基准的使用：1960年，第11届国际计量大会正式将摩尔确立为国际单位制的基本单位之一，并规定1摩尔是指含有阿伏伽德罗常数个基本单元的物质的量。最初的定义基于碳-12同位素的质量，即1摩尔碳-12的质量为12克。
向自然常数过渡：2019年，为了提高测量精度和稳定性，国际计量大会正式采用了基于阿伏伽德罗常数的新定义，使摩尔成为一个完全基于自然常数的单位。

发光强度 - 坎德拉

定义坎德拉的现代方法（辐射功率）

坎德拉是国际单位制（SI）中发光强度的基本单位，以拉丁语“candela”，意为“蜡烛”命名。它用于衡量光源在特定方向上发出的光强度。为了提高测量精度和稳定性，科学家们转向了基于量子物理学中的光谱辐射功率，确保了其绝对性和全球一致性。

从视觉感知到物理量基准：2019年5月20日，第26届国际计量大会（CGPM）正式通过了一项决议，采用基于光谱辐射功率的新定义。这一改变标志着发光强度测量进入了一个全新的时代，摆脱了对主观视觉感知的依赖。
坎德拉的新定义：根据新定义，坎德拉被重新定义为在可见光频段内，一个光源在给定方向上的发光强度，如果该方向上的光谱辐射功率为1/683瓦特每球面度（W/sr），且频率为540 × 10¹²赫兹（Hz）。换句话说，1坎德拉是指在上述条件下，光源在特定方向上的发光强度。

发光强度的历史演变

早期发光强度概念与实践

在坎德拉成为科学概念之前，人类已经通过直觉和经验理解了光的明亮程度。例如，古代文明使用油灯、蜡烛等照明工具，并逐渐意识到不同光源之间的亮度差异。然而，直到19世纪末，随着电灯泡的发明和光电技术的发展，才真正开始了对发光强度的量化研究。

标准烛光：最早的发光强度单位之一是“标准烛光”，它基于一支燃烧稳定的标准蜡烛的亮度。尽管这种方法简单直观，但难以精确复制和标准化。
国际烛光：1909年，国际电气大会引入了“国际烛光”作为发光强度的单位，定义为纯铂在熔点时发射的光强度。这个定义虽然更精确，但仍依赖于特定材料的状态，存在局限性。

国际标准的确立

坎德拉的引入：1948年，第九届国际计量大会正式将“坎德拉”确立为国际单位制的基本单位之一，并规定1坎德拉等于国际烛光的亮度。这一定义标志着发光强度测量进入了新的阶段。
基于黑体辐射的定义：1979年，第16届国际计量大会进一步完善了坎德拉的定义，规定1坎德拉等于一个黑体在铂凝固点温度（约2042 K）下，垂直于表面法线方向的发光强度。这种定义更加精确且易于实现。
向光谱辐射功率过渡：2019年，为了提高测量精度和稳定性，国际计量大会正式采用了基于光谱辐射功率的新定义，使坎德拉成为一个完全基于自然常数的单位。

常见的衍生单位

力学领域的衍生单位

牛顿（Newton, N）

定义：1牛顿等于使质量为1千克的物体产生1米每二次方秒加速度所需的力。
公式： 1 N = 1 kg ⋅ m/s 2 1 \, \text{N} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}^2 1N=1kg⋅m/s2
应用：广泛应用于力学、工程等领域，用于描述物体间的相互作用力。

焦耳（Joule, J）

定义：1焦耳等于1牛顿的力在1米的距离上所做的功。
公式： 1 J = 1 N ⋅ m = 1 kg ⋅ m 2 / s 2 1 \, \text{J} = 1 \, \text{N} \cdot \text{m} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/\text{s}^2 1J=1N⋅m=1kg⋅m2/s2
应用：用于描述能量或工作量，常见于物理学、化学、工程等领域。

瓦特（Watt, W）

定义：1瓦特等于1焦耳的能量在一秒钟内传递的功率。
公式： 1 W = 1 J/s = 1 kg ⋅ m 2 / s 3 1 \, \text{W} = 1 \, \text{J/s} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/\text{s}^3 1W=1J/s=1kg⋅m2/s3
应用：衡量能量转换或消耗的速度，广泛应用于电力、机械、热力学等领域。

帕斯卡（Pascal, Pa）

定义：1帕斯卡等于1牛顿的力均匀分布在1平方米面积上的压力。
公式： 1 Pa = 1 N/m 2 = 1 kg/(m ⋅ s 2 ) 1 \, \text{Pa} = 1 \, \text{N/m}^2 = 1 \, \text{kg/(m} \cdot \text{s}^2\text{)} 1Pa=1N/m2=1kg/(m⋅s2)
应用：用于描述气体或液体的压力，常见于气象学、流体力学等领域。

达因（Dyne, dyn）

定义：1达因等于使质量为1克的物体产生1厘米每二次方秒加速度所需的力。
公式： 1 dyn = 1 g ⋅ cm/s 2 = 1 0 − 5 N 1 \, \text{dyn} = 1 \, \text{g} \cdot \text{cm/s}^2 = 10^{-5} \, \text{N} 1dyn=1g⋅cm/s2=10−5N
应用：主要用于物理学中的经典力学计算，尤其是在一些微观或小尺度的力学研究中，处理较小的力时。

泊（Poise, P）

定义：1泊等于1达因秒每平方厘米的动态粘度。
公式： 1 P = 1 dyn ⋅ s/cm 2 = 0.1 Pa ⋅ s 1 \, \text{P} = 1 \, \text{dyn} \cdot \text{s/cm}^2 = 0.1 \, \text{Pa} \cdot \text{s} 1P=1dyn⋅s/cm2=0.1Pa⋅s
应用：用于描述流体的粘度，常见于流体力学和材料科学中。

电学与磁学领域的衍生单位

赫兹（Hertz, Hz）

定义：1赫兹等于每秒钟发生一次周期性的事件。
公式： 1 Hz = 1 s − 1 1 \, \text{Hz} = 1 \, \text{s}^{-1} 1Hz=1s−1
应用：用于描述频率，广泛应用于无线电通信、音频工程等领域。

库仑（Coulomb, C）

定义：1库仑等于1安培的电流在一秒钟内传输的电荷量。
公式： 1 C = 1 A ⋅ s 1 \, \text{C} = 1 \, \text{A} \cdot \text{s} 1C=1A⋅s
应用：用于描述电荷量，广泛应用于电子学、物理学等领域。

伏特（Volt, V）

定义：1伏特等于在1安培的电流下，功率为1瓦特时的电位差。
公式： 1 V = 1 W/A = 1 kg ⋅ m 2 / ( C ⋅ s 2 ) 1 \, \text{V} = 1 \, \text{W/A} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/(\text{C} \cdot \text{s}^2) 1V=1W/A=1kg⋅m2/(C⋅s2)
应用：用于描述电压或电势差，常见于电力系统、电子设备等领域。

欧姆（Ohm, Ω）

定义：1欧姆等于在1伏特的电压下，电流为1安培时的电阻值。
公式： 1 Ω = 1 V/A = 1 kg ⋅ m 2 / ( C 2 ⋅ s ) 1 \, \Omega = 1 \, \text{V/A} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/(\text{C}^2 \cdot \text{s}) 1Ω=1V/A=1kg⋅m2/(C2⋅s)
应用：用于描述电阻，广泛应用于电路设计、材料科学等领域。

西门子（Siemens, S）

定义：1西门子等于1欧姆的倒数，即导纳的单位。
公式： 1 S = 1 Ω − 1 = 1 A/V 1 \, \text{S} = 1 \, \Omega^{-1} = 1 \, \text{A/V} 1S=1Ω−1=1A/V
应用：用于描述电导，常见于电路分析和电子工程中。

法拉（Farad, F）

定义：1法拉等于在1伏特的电压下存储1库仑电荷所需的电容量。
公式： 1 F = 1 C/V = 1 C 2 ⋅ s 4 / ( kg ⋅ m 2 ) 1 \, \text{F} = 1 \, \text{C/V} = 1 \, \text{C}^2 \cdot \text{s}^4/(\text{kg} \cdot \text{m}^2) 1F=1C/V=1C2⋅s4/(kg⋅m2)
应用：用于描述电容，常见于电子元件、储能装置等领域。

亨利（Henry, H）

定义：1亨利等于在1安培的电流变化率下产生1伏特感应电动势所需的电感量。
公式： 1 H = 1 Wb/A = 1 kg ⋅ m 2 / ( C 2 ⋅ s ) 1 \, \text{H} = 1 \, \text{Wb/A} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/(\text{C}^2 \cdot \text{s}) 1H=1Wb/A=1kg⋅m2/(C2⋅s)
应用：用于描述电感，广泛应用于电磁学、电路设计等领域。

韦伯（Weber, Wb）

定义：1韦伯等于在1安培的电流下，通过1平方米面积的磁通量。
公式： 1 Wb = 1 V ⋅ s = 1 kg ⋅ m 2 / ( C ⋅ s ) 1 \, \text{Wb} = 1 \, \text{V} \cdot \text{s} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/(\text{C} \cdot \text{s}) 1Wb=1V⋅s=1kg⋅m2/(C⋅s)
应用：用于描述磁通量，广泛应用于电磁学和电机工程中。

特斯拉（Tesla, T）

定义：1特斯拉等于1韦伯每平方米的磁通密度。
公式： 1 T = 1 Wb/m 2 = 1 kg/(A ⋅ s 2 ) 1 \, \text{T} = 1 \, \text{Wb/m}^2 = 1 \, \text{kg/(A} \cdot \text{s}^2\text{)} 1T=1Wb/m2=1kg/(A⋅s2)
应用：用于描述磁场强度，常见于磁共振成像（MRI）、粒子加速器等领域。

热学与光学领域的衍生单位

焦耳每克开尔文（J/kg·K）

定义：用于描述比热容，即单位质量物质温度升高1开尔文所需的能量。
公式： 1 J/kg ⋅ K = 1 kg ⋅ m 2 / ( kg ⋅ K ⋅ s 2 ) = 1 m 2 / ( K ⋅ s 2 ) 1 \, \text{J/kg} \cdot \text{K} = 1 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2/(\text{kg} \cdot \text{K} \cdot \text{s}^2) = 1 \, \text{m}^2/(\text{K} \cdot \text{s}^2) 1J/kg⋅K=1kg⋅m2/(kg⋅K⋅s2)=1m2/(K⋅s2)
应用：用于描述材料的热性质，常见于热力学、材料科学等领域。

瓦特每平方米开尔文（W/m²·K）

定义：用于描述热导率，即单位面积上每单位温度梯度传递的热量。
公式： 1 W/m 2 ⋅ K = 1 kg/s 3 ⋅ K 1 \, \text{W/m}^2 \cdot \text{K} = 1 \, \text{kg/s}^3 \cdot \text{K} 1W/m2⋅K=1kg/s3⋅K
应用：用于描述材料的导热性能，常见于建筑材料、保温材料等领域。

流明（Lumen, lm）

定义：1流明等于1坎德拉光源在1球面度立体角内发出的光通量。
公式： 1 lm = 1 cd ⋅ sr 1 \, \text{lm} = 1 \, \text{cd} \cdot \text{sr} 1lm=1cd⋅sr
应用：用于描述光源的总发光量，广泛应用于照明工程、显示技术等领域。

勒克斯（Lux, lx）

定义：1勒克斯等于1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度。
公式： 1 lx = 1 lm/m 2 1 \, \text{lx} = 1 \, \text{lm/m}^2 1lx=1lm/m2
应用：用于描述光照强度，常见于建筑照明设计、摄影等领域。

尼特（Nit, nt）

定义：1尼特等于1坎德拉每平方米的亮度。
公式： 1 nt = 1 cd/m 2 1 \, \text{nt} = 1 \, \text{cd/m}^2 1nt=1cd/m2
应用：用于描述屏幕或表面的亮度，广泛应用于显示技术和照明工程中。

化学与生物学领域的衍生单位

摩尔浓度（Molarity, M）

定义：1摩尔浓度是指1升溶液中含有1摩尔溶质。
公式： 1 M = 1 mol/L 1 \, \text{M} = 1 \, \text{mol/L} 1M=1mol/L
应用：用于描述溶液中溶质的浓度，广泛应用于化学分析、生物化学等领域。

摩尔质量（Molar Mass, M）

定义：摩尔质量是指1摩尔物质的质量，通常以克每摩尔（g/mol）表示。如氧气的摩尔质量约为 32g/mol。
应用：用于描述物质的质量与物质的量之间的关系，广泛应用于化学计算和实验中。

贝克勒尔（Becquerel, Bq）

定义：1贝克勒尔等于每秒钟发生一次放射性衰变的活动。
公式： 1 Bq = 1 decay/s 1 \, \text{Bq} = 1 \, \text{decay/s} 1Bq=1decay/s
应用：用于描述放射性物质的活性，常见于核医学、辐射防护等领域。

戈瑞（Gray, Gy）

定义：1戈瑞等于每千克物质吸收1焦耳的能量。
公式： 1 Gy = 1 J/kg 1 \, \text{Gy} = 1 \, \text{J/kg} 1Gy=1J/kg
应用：用于描述吸收剂量，常见于辐射剂量学和放射治疗中。

希沃特（Sievert, Sv）

定义：1希沃特等于1焦耳每千克当量剂量。
公式： 1 Sv = 1 J/kg 1 \, \text{Sv} = 1 \, \text{J/kg} 1Sv=1J/kg
应用：用于描述有效剂量，在戈瑞基础上考虑了辐射生物效应等因素、用于衡量辐射对人体实际危害程度的剂量当量单位，广泛应用于辐射防护和安全评估中。

酶活力单位（Enzyme Unit, U）

定义：1酶活力单位是指在特定条件下，每分钟转化1微摩尔底物的酶量。
应用：用于描述酶的催化活性，广泛应用于生物化学研究和工业酶制剂中。

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