本週，薩姆·基恩將帶我們了解一些極其精確的標準——米、秒和其他國際標準單位——以及元素在漫長的歷史中對這些標準進行定義、重新定義和再次重新定義的過程中所發揮的作用。
千克這個單位著實讓計量學家頭痛不已。公制七個基本單位中有六個都有「操作性」定義——你可以完全用文字來定義它們，例如描述一個能產生一公尺長物體的物理過程，或其他任何長度。但千克卻始終無法用這種方式定義。
這就像是一種人人都知道、人人都有卻難以言喻的感覺。而千克，則是最後一個仍與人類發明相關的公制標準。
那件珍貴的物品就是公斤——一個直徑兩吋、含90%鉑金和10%銥的圓柱體，現存於巴黎。根據規定，它的品質正好是1.000000…公斤，因此它被精心呵護著。由於公斤是一個實物，因此會受到損壞，而且千克的定義必須保持不變，所以負責保管它的科學家們必須確保它永遠不會被刮花，永遠不會沾染一絲灰塵，永遠不會丟失一個原子（他們希望如此！）。因為一旦發生任何此類情況，它的品質可能會飆升至1.000000…1公斤，或驟降至0.999999…9公斤，而僅僅是這種可能性就足以讓計量學家們感到焦慮不安。
就像焦慮的母親一樣，科學家們持續監測這台「公斤」裝置的溫度和周圍壓力，以防止其微觀的膨脹和收縮——這種壓力可能會導致原子脫落。它也被包裹在三個依次縮小的鐘形罩內，以防止濕氣在其表面凝結形成奈米級薄膜。此外，「公斤」裝置由高密度鉑和銥製成，以最大限度地減少暴露於污染空氣（例如我們呼吸的空氣）的表面積。鉑的導電性也很好，這可以減少「寄生」靜電（科學家們的說法）的積累，從而避免靜電擊穿原子。
其他國家都有自己的官方1.000000…公斤量筒，這樣他們就不必每次想要精確測量某個物體時都飛往巴黎。但由於公斤是唯一的標準，每個國家的仿製品都必須定期與它進行比對。美國國家標準與技術研究院（NIST）品質與力團隊負責人澤娜·賈布爾表示，美國的官方千克量筒K20（第二十個官方副本）存放在馬裡蘭州郊區的一棟政府大樓裡，自2000年以來只校準過一次，現在又需要校準了。但校準是一個長達數月的過程，而且自2001年以來，由於安全法規的限制，將K20空運到巴黎變得非常麻煩。 「我們必須手提著公斤量筒通過飛機，」賈布爾解釋說，「帶著一塊金屬塊通過安檢和海關，還要告訴別人不能觸摸它，這很困難。」她說，即使在「塵土飛揚的機場」打開 K20 的定制行李箱，也可能對其造成損害，「如果有人堅持要觸摸它，那麼校準就結束了。」
通常，國際計量局（BIPM）會使用六個官方公斤標準件之一（僅保存在兩個鐘罩下）來校準仿製品。但這些官方標準零件也需要用自身的標準進行校準，因此每隔幾年，科學家們就會從保險庫中取出千克標準件（當然，要用鉗子並戴上乳膠手套，以免留下污漬——但不能用那種帶粉末的手套，因為會留下殘留物——哦，還有，不能拿太久，因為人的體溫會使其升溫，從而校準器損壞器），併校準器。
然而，令人擔憂的是，科學家在1990年代的校準過程中註意到，即使考慮到人們觸摸公斤時會脫落的原子，在過去的幾十年裡，公斤的質量仍然額外損失了相當於一個指紋的質量，即每年損失0.5微克。沒有人知道這是為什麼。
公斤品質無法維持不變，這重新引發了人們對公斤操作性定義的興趣。一些方法，例如計算原子數，迄今為止都過於複雜而難以實現。但最近幾週，德國科學家宣布，他們成功計算了純矽球中相當高比例的原子數，認為他們還能做得更好。 （團隊利用雷射精確測量了球體的體積，然後計算出單個原子的體積。）另一個很有前景的想法是使用瓦特天平，它可以測量將質量為1.000…公斤的物體懸浮在空中所需的電量。
如果這兩個方案中的任何一個成功，公斤最終將獲得永生，並躋身其他神秘計量標準的行列。所有沉迷於巴黎那尊被精心呵護的圓柱體的科學家們最美好的夢想——使其過時——也將最終實現。
薩姆·基恩是《消失的湯匙》的作者，這是一本收錄了隱藏在元素週期表中的各種有趣而奇特的故事的書。
