SI 測量系統——歷史、目的、在物理學中的作用

人類歷史已有幾千年的歷史，幾乎每個國家在其發展的不同階段都使用過一些傳統的參考系統。現在，國際單位制 (SI) 已成為所有國家/地區的強制要求。

該系統包含七個基本測量單位：秒 - 時間、米 - 長度、千克 - 質量、安培 - 電流強度、開爾文 - 熱力學溫度、坎德拉 - 光強度和摩爾 - 物質的量。還有兩個額外的單位：平面角的弧度和立體角的球面度。

SI來自法語Systeme Internationale，代表國際單位制。

計數器是如何確定的

17世紀，隨著歐洲科學的發展，引入通用計量器或天主教計量器的呼聲開始越來越頻繁。這將是基於自然事件的小數度量，獨立於當權者的決定。這種措施將取代當時存在的許多不同的措施體系。

英國哲學家約翰·威爾金斯提出以鐘擺的長度為長度單位，半個週期等於一秒。但是，根據測量位置的不同，該值並不相同。法國天文學家讓·裡歇 (Jean Richet) 在南美洲旅行期間 (1671 - 1673) 證實了這一事實。

1790年，大臣塔列朗提議通過將鐘擺放置在波爾多和格勒諾布爾之間嚴格固定的緯度——北緯45°來測量參考經度。於是，1790年5月8日，法國國民議會決定，米為半週期在緯度45°等於1秒的鐘擺的長度。根據今天的國際單位制，這個米等於 0.994 米。但是，這個定義並不符合科學界的要求。

1791 年 3 月 30 日，法國科學院接受了將測量標准定義為巴黎子午線的一部分的建議。新單位是從赤道到北極的距離的百萬分之一，即沿巴黎子午線測量的地球周長的四分之一的百萬分之一。這被稱為“Meter True and Definitive”。

1795 年 4 月 7 日，國民大會通過了一項在法國引入公制的法律，並指示包括 Ch. O.庫侖，J.L.拉格朗日，P.-S。拉普拉斯和其他科學家通過實驗確定了長度和質量的單位。

在 1792 年至 1797 年期間，根據革命大會的決定，法國科學家 Delambre (1749-1822) 和 Mechen (1744-1804) 測量了從敦刻爾克到巴黎子午線的同一弧度，長度為 9°40'巴塞羅那在 6 年的時間裡，在法國和西班牙的部分地區鋪設了 115 個三角形的鏈條。

然而後來發現，由於地球極壓計算錯誤，標準竟然短了0.2毫米。因此，40,000 公里的子午線長度只是近似值。然而，標準黃銅水錶的第一個原型是在 1795 年製造的。應該注意的是，質量單位（千克，其定義是基於一立方分米水的質量）也與水的定義有關儀表。

SI系統形成的歷史

1799 年 6 月 22 日，法國製造了兩種鉑金標準——標準米和標準千克。這個日期可以理所當然地被認為是當前 SI 系統開發的開始之日。

1832 年，高斯創造了所謂的絕對單位制，以三個基本單位為基礎：時間單位是秒，長度單位是毫米，質量單位是克，因為使用這些特殊單位，科學家能夠測量地球磁場的絕對值（這個系統得名 SGS 高斯).

1860年代，在麥克斯韋和湯姆遜的影響下，提出了基本單位和派生單位必須相互兼容的要求。因此，CGS 系統於 1874 年推出，還分配了前綴來表示從微型到巨型的子集和單位倍數。

1875年，俄、美、法、德、意等17個國家的代表簽署了《公制公約》，據此成立了國際計量局、國際計量委員會，並開始實行定期公制。 度量衡大會 (GCMW)……同時，開始製定國際千克標準和測量儀器標準。

1889 年在 GKMV 的第一次會議上， 國際空間站系統與 CGS 一樣，以米、千克和秒為基礎，但由於實際使用方便，ISS 單位似乎更容易被接受。光學和電氣單元將在後面介紹。

1948年，根據法國政府和國際理論與應用物理學聯合會的命令，第九屆度量衡大會向國際度量衡委員會發出指示，建議，為了統一單位制測量，他的想法是創建一個單一的測量單位系統，可以被所有國家——公制公約的締約方——接受。

因此，在 1954 年的第十屆 GCMW 上提出並採用了以下六個單位：米、千克、秒、安培、開爾文和坎德拉。 1956 年，該系統被命名為 «Systeme International d'Unitities» - 國際單位制。

1960年，採用了一個標準，第一次被稱為“國際單位制”，並指定了縮寫 «SI» (SI).

基本單位保持不變的六個單位：米、千克、秒、安培、開爾文和坎德拉，兩個附加單位（弧度和球面度）和二十七個最重要的導數，沒有事先指定可以添加的其他導數單位- 晚的。 （俄語“SI”的縮寫可譯為“國際系統”）。

所有這六個基本單位，包括附加單位和二十七個最重要的派生單位，與當時蘇聯國家標準中國際空間站、MKSA、МКСГ和MSS 系統。

根據 1963 年在蘇聯 GOST 9867-61 «國際單位制», SI 被公認為國民經濟、科學技術和教育機構教學的首選。

1968年，在第十三屆GKMV上，單位“開爾文度”被“開爾文”取代，並採用了“K”這一名稱。此外，還採用了秒的新定義：秒是銫133原子基量子態兩個超精細能級躍遷對應的9,192,631,770個輻射週期的時間間隔。 1997 年，將通過一項澄清，即此時間間隔指的是在 0 K 靜止的銫 133 原子。

1971 年，另一個基本單位 «mol» 被添加到 14 GKMV - 物質數量的單位。一摩爾是系統中物質的數量，該系統包含的結構元素與碳 12 中原子的數量一樣多，重量為 0.012 千克。當使用摩爾時，必須指定結構元素，可以是原子、分子、離子、電子和其他粒子或指定的粒子組。

1979年，第16屆CGPM通過了坎德拉的新定義。坎德拉是頻率為540×1012赫茲的單色輻射源在給定方向上的發光強度，其在該方向上的發光強度為1/683W/sr（瓦每球面度）。

1983年，對17 GKMV計數器進行了新的定義。米是光在真空中所走路徑的長度（1/299,792,458）秒。

2009年，俄羅斯聯邦政府批准了《俄羅斯聯邦允許使用的計量單位條例》，並於2015年對其進行了修訂，將部分非制度單位的“有效期”排除在外。

SI系統的主要優點如下：

1.統一不同類型測量的物理量單位。

SI系統允許在不同技術領域發現的任何物理量都有一個共同的單位，例如，焦耳用於所有類型的工作和熱量，而不是目前使用的不同單位（千克 - 力） - 儀表、爾格、卡路里、瓦時等）。

2.系統的普適性。

SI單位涵蓋科學、技術和國民經濟的所有部門，排除使用其他單位的需要，通常代表所有測量領域通用的單一系統。

3. 系統的連通性（連貫性）。

在定義測量結果單位的所有物理方程中，比例因子始終是等於單位的無量綱量。

SI 系統可以顯著簡化求解方程式、執行計算以及繪製圖表和列線圖的操作，因為不需要使用大量的換算係數。

4. SI 系統的和諧和連貫極大地促進了物理定律的研究和一般科學和特殊學科研究中的教學過程，以及各種公式的推導。

5.SI 系統的構建原則提供了根據需要形成新的派生單位的機會，因此該系統的單位列表可以進一步擴展。

國際單位制的目的及其在物理學中的作用

迄今為止，國際物理量體系SI已為全世界所接受，在科學技術和人們日常生活中的使用都超過其他體系——它是公制的現代版本。

大多數國家/地區在技術上使用 SI 單位，即使他們在日常生活中使用傳統單位表示這些地區。例如，在美國，習慣單位被定義為使用固定係數的 SI 單位。

數量 名稱 俄羅斯名稱 俄羅斯國際 平角弧度 glad rad 立體角球面度 Wed Wed 攝氏溫度 OS 頻率 赫茲 Hz Hz 力牛頓 Z n 能量焦耳 J J 功率瓦特 W W 壓力帕斯卡 Pa Pa 光通量流明 lm lm 照度 lux OK lx 電荷挂件 CL ° C 電位差伏特 V V 電阻歐姆歐姆 R 電容法拉 F F 磁通量韋伯 Wb Wb 磁感應強度特斯拉 T T 電感亨利先生H 電導率 西門子 Cm C 放射源活度 貝克勒爾 Bq Bq 電離輻射吸收劑量 gray Gr Gy 電離輻射有效劑量 希沃特 Sv Sv 催化劑活度 rolled cat cat

1970 年出版的 SI 小冊子及其增刊以官方形式詳盡詳盡地描述了 SI 系統；這些文件發佈在國際度量衡局的官方網站上。自1985年這些文件以英語和法語發布，並在世界範圍內被翻譯成多種語言，儘管該文件的官方語言是法語。

國際單位制的官方准確定義如下：“國際單位制（SI）是在國際單位制的基礎上加上名稱和符號，加上前綴及其名稱和符號的一組單位制連同國際計量大會 (CGPM) « 使用它們的規則。

SI系統由物理量及其導數的七個基本單位及其前綴定義，規定了單位名稱的標準縮寫和導數的書寫規則。和以前一樣有七個基本單位：千克、米、秒、安培、開爾文、摩爾、坎德拉。基本單位與大小無關，不能從其他單位派生。

對於派生單位，可以在基本單位的基礎上，通過除法、乘法等數學運算得到。一些由此產生的單位，如“弧度”、“流明”、“吊墜”，都有自己的名字。

您可以在單位名稱前使用前綴，例如毫米 - 千分之一米和公里 - 一千米。前綴表示 1 除以或乘以 10 的特定次方的整數。