SI 测量系统——历史、目的、在物理学中的作用

人类历史已有几千年的历史，几乎每个国家在其发展的不同阶段都使用过一些传统的参考系统。现在，国际单位制 (SI) 已成为所有国家/地区的强制要求。

该系统包含七个基本测量单位：秒 - 时间、米 - 长度、千克 - 质量、安培 - 电流强度、开尔文 - 热力学温度、坎德拉 - 光强度和摩尔 - 物质的量。还有两个额外的单位：平面角的弧度和立体角的球面度。

SI来自法语Systeme Internationale，代表国际单位制。

计数器是如何确定的

17世纪，随着欧洲科学的发展，引入通用计量器或天主教计量器的呼声开始越来越频繁。这将是基于自然事件的小数度量，独立于当权者的决定。这种措施将取代当时存在的许多不同的措施体系。

英国哲学家约翰·威尔金斯提出以钟摆的长度为长度单位，半个周期等于一秒。但是，根据测量位置的不同，该值并不相同。法国天文学家让·里歇 (Jean Richet) 在南美洲旅行期间 (1671 - 1673) 证实了这一事实。

1790年，大臣塔列朗提议通过将钟摆放置在波尔多和格勒诺布尔之间严格固定的纬度——北纬45°来测量参考经度。于是，1790年5月8日，法国国民议会决定，米为半周期在纬度45°等于1秒的钟摆的长度。根据今天的国际单位制，这个米等于 0.994 米。但是，这个定义并不符合科学界的要求。

1791 年 3 月 30 日，法国科学院接受了将测量标准定义为巴黎子午线的一部分的建议。新单位是从赤道到北极的距离的百万分之一，即沿巴黎子午线测量的地球周长的四分之一的百万分之一。这被称为“Meter True and Definitive”。

1795 年 4 月 7 日，国民大会通过了一项在法国引入公制的法律，并指示包括 Ch. O.库仑，J.L.拉格朗日，P.-S。拉普拉斯和其他科学家通过实验确定了长度和质量的单位。

在 1792 年至 1797 年期间，根据革命大会的决定，法国科学家 Delambre (1749-1822) 和 Mechen (1744-1804) 测量了从敦刻尔克到巴黎子午线的同一弧度，长度为 9°40'巴塞罗那在 6 年的时间里，在法国和西班牙的部分地区铺设了 115 个三角形的链条。

然而后来发现，由于地球极压计算错误，标准竟然短了0.2毫米。因此，40,000 公里的子午线长度只是近似值。然而，标准黄铜水表的第一个原型是在 1795 年制造的。应该注意的是，质量单位（千克，其定义是基于一立方分米水的质量）也与水的定义有关仪表。

SI系统形成的历史

1799 年 6 月 22 日，法国制造了两种铂金标准——标准米和标准千克。这个日期可以理所当然地被认为是当前 SI 系统开发的开始之日。

1832 年，高斯创造了所谓的绝对单位制，以三个基本单位为基础：时间单位是秒，长度单位是毫米，质量单位是克，因为使用这些特殊单位，科学家能够测量地球磁场的绝对值（这个系统得名 SGS 高斯).

1860年代，在麦克斯韦和汤姆逊的影响下，提出了基本单位和派生单位必须相互兼容的要求。因此，CGS 系统于 1874 年推出，还分配了前缀来表示从微型到巨型的子集和单位倍数。

1875年，俄、美、法、德、意等17个国家的代表签署了《公制公约》，据此成立了国际计量局、国际计量委员会，并开始实行定期公制。 度量衡大会 (GCMW)……同时，开始制定国际千克标准和测量仪器标准。

1889 年在 GKMV 的第一次会议上， 国际空间站系统与 CGS 一样，以米、千克和秒为基础，但由于实际使用方便，ISS 单位似乎更容易被接受。光学和电气单元将在后面介绍。

1948年，根据法国政府和国际理论与应用物理学联合会的命令，第九届度量衡大会向国际度量衡委员会发出指示，建议，为了统一单位制测量，他的想法是创建一个单一的测量单位系统，可以被所有国家——公制公约的缔约方——接受。

因此，在 1954 年的第十届 GCMW 上提出并采用了以下六个单位：米、千克、秒、安培、开尔文和坎德拉。 1956 年，该系统被命名为 «Systeme International d'Unitities» - 国际单位制。

1960年，采用了一个标准，第一次被称为“国际单位制”，并指定了缩写 «SI» (SI).

基本单位保持不变的六个单位：米、千克、秒、安培、开尔文和坎德拉，两个附加单位（弧度和球面度）和二十七个最重要的导数，没有事先指定可以添加的其他导数单位- 晚的。 （俄语“SI”的缩写可译为“国际系统”）。

所有这六个基本单位，包括附加单位和二十七个最重要的派生单位，与当时苏联国家标准中国际空间站、MKSA、МКСГ和MSS 系统。

根据 1963 年在苏联 GOST 9867-61 «国际单位制», SI 被公认为国民经济、科学技术和教育机构教学的首选。

1968年，在第十三届GKMV上，单位“开尔文度”被“开尔文”取代，并采用了“K”这一名称。此外，还采用了秒的新定义：秒是铯133原子基量子态两个超精细能级跃迁对应的9,192,631,770个辐射周期的时间间隔。 1997 年，将通过一项澄清，即该时间间隔指的是在 0 K 静止的铯 133 原子。

1971 年，另一个基本单位 «mol» 被添加到 14 GKMV - 物质数量的单位。一摩尔是系统中物质的数量，该系统包含的结构元素与碳 12 中原子的数量一样多，重量为 0.012 千克。当使用摩尔时，必须指定结构元素，可以是原子、分子、离子、电子和其他粒子或指定的粒子组。

1979年，第16届CGPM通过了坎德拉的新定义。坎德拉是频率为540×1012赫兹的单色辐射源在给定方向上的发光强度，其在该方向上的发光强度为1/683 W/sr（瓦特每球面度）。

1983年，对17 GKMV计数器进行了新的定义。米是光在真空中所走路径的长度（1/299,792,458）秒。

2009年，俄罗斯联邦政府批准了《俄罗斯联邦允许使用的计量单位条例》，并于2015年对其进行了修订，将部分非制度单位的“有效期”排除在外。

SI系统的主要优点如下：

1.统一不同类型测量的物理量单位。

SI系统允许在不同技术领域发现的任何物理量都有一个共同的单位，例如，焦耳用于所有类型的工作和热量，而不是目前使用的不同单位（千克 - 力） - 仪表、尔格、卡路里、瓦时等）。

2.系统的普适性。

SI单位涵盖科学、技术和国民经济的所有部门，排除使用其他单位的需要，通常代表所有测量领域通用的单一系统。

3. 系统的连通性（连贯性）。

在定义测量结果单位的所有物理方程中，比例因子始终是等于单位的无量纲量。

SI 系统可以显着简化求解方程式、执行计算以及绘制图表和列线图的操作，因为不需要使用大量的换算系数。

4. SI 系统的和谐和连贯极大地促进了物理定律的研究和一般科学和特殊学科研究中的教学过程，以及各种公式的推导。

5.SI 系统的构建原则提供了根据需要形成新的派生单位的机会，因此该系统的单位列表可以进一步扩展。

国际单位制的目的及其在物理学中的作用

迄今为止，国际物理量体系SI已为全世界所接受，在科学技术和人们日常生活中的使用都超过其他体系——它是公制的现代版本。

大多数国家/地区在技术上使用 SI 单位，即使他们在日常生活中使用传统单位表示这些地区。例如，在美国，习惯单位被定义为使用固定系数的 SI 单位。

数量 名称 俄罗斯名称 俄罗斯国际 平角弧度 glad rad 立体角球面度 Wed Wed 摄氏温度 OS 频率 赫兹 Hz Hz 力牛顿 Z n 能量焦耳 J J 功率瓦特 W W 压力帕斯卡 Pa Pa 光通量流明 lm lm 照度 lux OK lx 电荷挂件 CL ° C 电位差伏特 V V 电阻欧姆欧姆 R 电容法拉 F F 磁通量韦伯 Wb Wb 磁感应强度特斯拉 T T 电感亨利先生H 电导率 西门子 Cm C 放射源活度 贝克勒尔 Bq Bq 电离辐射吸收剂量 gray Gr Gy 电离辐射有效剂量 希沃特 Sv Sv 催化剂活度 rolled cat cat

1970 年出版的 SI 小册子及其增刊以官方形式详尽详尽地描述了 SI 系统；这些文件发布在国际度量衡局的官方网站上。自1985年这些文件以英语和法语发布，并在世界范围内被翻译成多种语言，尽管该文件的官方语言是法语。

国际单位制的官方准确定义如下：“国际单位制（SI）是在国际单位制的基础上加上名称和符号，加上前缀及其名称和符号的一组单位制连同国际计量大会 (CGPM) « 使用它们的规则。

SI系统由物理量及其导数的七个基本单位及其前缀定义，规定了单位名称的标准缩写和导数的书写规则。和以前一样有七个基本单位：千克、米、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉。基本单位与大小无关，不能从其他单位派生。

对于派生单位，可以在基本单位的基础上，通过除法、乘法等数学运算得到。一些由此产生的单位，如“弧度”、“流明”、“吊坠”，都有自己的名称。

您可以在单位名称前使用前缀，例如毫米 - 千分之一米和公里 - 一千米。前缀表示 1 除以或乘以 10 的特定次方的整数。