大理念物理/单位

测量

测量和比较事物的需求是物理学中非常重要的一个部分。由于测量非常重要，因此制定了规则以确保测量的一致性。然而，测量并非是任意的，它基于单位。科学家测量和创造事物是为了满足标准和极高的测量精度，以便能够精确地找出测量值。测量是比较事物的重要部分，因为它们提供了比较物体与其他物体的基础。测量使我们能够识别出三个小时，并看到它比五个小时短，而无需观察时间本身的流逝。

制定的规则被称为标准。事物是根据与标准的比较来测量的。单位是用来比较其他事物的标准。例如，米是用来测量长度的单位。

人们已经同意定义标准单位以确保一致性。例如，物理学家将米定义为光在特定时间内所经过的距离。定义标准的一个重要方面是不变性。如果我们根据人的脚有多长来测量距离，那将很方便，但它并不一致。人们的脚长不一样，所以对一个人来说一英尺，对另一个人来说就不是一英尺。

但是为什么不变性很重要呢？不变性很重要，因为它允许全球性沟通：这里的三米那里也是三米，因此任何地方的任何人都可以阅读三米并知道它的长度。这也意味着，如果今天某物是三米，那么如果它本身没有发生变化，十年后它也还是三米。

然而，拥有标准本身并不是最终目的。需要有基于标准进行测量的办法。如果我们有了质量的标准，我们就需要找出一种方法来根据该标准找出物体的重量。无论它是氢原子、苹果还是太阳，都需要有方法来根据该标准测量它们的质量。例如，秤就是对质量标准的近似。如果你想测量太阳的质量，例如通过间接测量，就需要想出其他的方法。

理念。 测量必须依赖于称为标准的规则。事物是根据与标准的比较来测量的。

国际单位制

当然，世界并非一开始就使用标准。事物最初是通过任意方式进行测量的。“它大约和我的一只脚一样长。”“它和一个西瓜一样重。”当时，由于不需要精度，这些测量是可以接受的。但是，科学家们认识到了标准的价值。因此，从法国大革命开始，国际单位制诞生了。

国际单位制，俗称公制，起源于法国大革命，只有两个标准：米和千克，分别用于长度和质量。经过多次条约和公约，1960年召开的第十一届国际计量大会为国际单位制铺平了道路，简称 SI，其名称取自法语（Le Système International d'Unités）。

国际单位制旨在建立一个适用于任何地方的国际标准。它基于七个基本单位，所有其他 SI 单位都从这些基本单位中导出。

基本单位

基本单位是所有其他 SI 单位的基础。所有其他单位都可以用这些单位的乘积、幂或商来表示。高斯奠定了长度、质量和时间的基石。吉奥尔吉确定了对电学基本单位的需求，并在第八届国际计量大会上提出。三个基本单位被添加，最后一个是摩尔，由第十四届国际计量大会添加。这些基本单位在下面的表格中显示，来自维基百科页面上的w:SI 基本单位。

SI 基本单位

名称	符号	测量	当前（2005）正式定义	历史起源 / 理由	量纲 符号
米	m	长度	"米是指光在真空中在 1/299792458 秒的时间间隔内传播的路径长度。" 第十七届国际计量大会 (1983，决议 1，CR，97)	地球赤道到北极的距离的 1/10,000,000，经巴黎的周长测量。	L
千克	kg	质量	"千克是质量单位，它等于国际千克原器的质量。" 第三届国际计量大会 (1901，CR，70)	一升水的质量。一升等于一立方米的千分之一。	M
秒	s	时间	"秒是指铯 133 原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的 9,192,631,770 个周期的持续时间。" 第十三届国际计量大会 (1967/68，决议 1；CR，103) "这个定义是指处于 0 K 温度下的静止铯原子。" (由国际计量大会顾问委员会在 1997 年添加)	一天被分成 24 小时，每个小时分成 60 分钟，每分钟分成 60 秒。 一秒是 1/(24 × 60 × 60) 天	T
安培	A	电流	"安培是指若在真空中两条无限长、截面圆形可以忽略不计的平行直导体中维持恒定电流，导体间距为 1 米，则导体间每米长度产生的力等于 2 × 10−7 牛顿。" 第九届国际计量大会 (1948)	最初的“国际安培”是通过电化学定义的，即从硝酸银溶液中每秒沉积 1.118 毫克银所需的电流。与 SI 安培相比，差异为 0.015%。	I
开尔文	K	热力学温度	"开尔文是热力学温度单位，它等于水三相点热力学温度的 1/273.16。" 第十三届国际计量大会 (1967/68，决议 4；CR，104) "这个定义是指具有以下物质的量比定义的同位素组成的水：0.000 155 76 摩尔的 2H 每摩尔 1H，0.000 379 9 摩尔的 17O 每摩尔 16O，以及 0.002 005 2 摩尔的 18O 每摩尔 16O。" (由国际计量大会顾问委员会在 2005 年添加)	摄氏温标：开尔文温标使用摄氏度作为单位增量，但它是一个热力学温标（0 K 是绝对零度）。	Θ
摩尔	mol	物质的量	"1. 摩尔是指一个系统中物质的量，该系统包含的实体数量与 0.012 千克碳 12 中的原子数量相同；它的符号是 'mol'。 2. 当使用摩尔时，必须指定实体，可以是原子、分子、离子、电子、其他粒子，或指定的一组这样的粒子。" 第十四届国际计量大会 (1971，决议 3；CR，78) "在这个定义中，我们指的是静止且处于基态的未结合的碳 12 原子。" (由国际计量大会顾问委员会在 1980 年添加)	原子量或分子量除以摩尔质量常数 1 g/mol。	N
坎德拉	cd	发光强度	"坎德拉是指在给定方向上，发射频率为 540×1012 赫兹的单色辐射的光源，其在该方向上的辐射强度为每球面度 1/683 瓦特。" 第十六届国际计量大会 (1979，决议 3；CR，100)	烛光，它是基于标准性质的燃烧蜡烛所发出的光。	J

导出单位

从七个 SI 基本单位可以导出许多其他单位。导出单位是由基本单位的幂、乘积或商形成的。导出单位基于导出量。以速度为例，它由长度除以时间得到。它的单位是米每秒，由米和秒导出。下表显示了一些导出单位，基于维基百科页面上国际单位制表格上的w:国际单位制。

一些从 SI 基本单位导出的命名单位

名称	符号	量	用其他 SI 单位表示 术语 其他 SI 单位	用其他 SI 单位表示 术语 SI 基本单位
弧度	rad	角度		m⋅m−1
赫兹	Hz	频率		s−1
牛顿	N	力，重量		kg⋅m⋅s−2
帕斯卡	Pa	压力，应力	N/m2	kg⋅m−1⋅s−2
焦耳	J	能量，功，热量	N⋅m	kg⋅m2⋅s−2
瓦特	W	功率，辐射通量	J/s	kg⋅m2⋅s−3
库仑	C	电荷或电量		s⋅A
伏特	V	电压（电势差），电动势	W/A	kg⋅m2⋅s−3⋅A−1
法拉	F	电容	C/V	kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2
欧姆	Ω	电阻，阻抗，电抗	V/A	kg⋅m2⋅s−3⋅A−2

词头

SI 还有一套词头，用来将一个值乘以 10 的幂。这些词头是为了方便表达非常大或非常小的值而设计的。例如，在米这个单位前面加上千这个词头就得到了公里，公里比米长一千倍。下表显示了这些词头，改编自维基百科上的 w:Metric prefix 页面。

公制词头

词头 符号 1000m 10n 十进制 尧 Y  10008  1024 1 000 000 000 000 000 000 000 000 泽 Z  10007  1021 1 000 000 000 000 000 000 000 艾 E  10006  1018 1 000 000 000 000 000 000 拍 P  10005  1015 1 000 000 000 000 000 太 T  10004  1012 1 000 000 000 000 吉 G  10003  109 1 000 000 000 兆 M  10002  106 1 000 000 千 k  10001  103 1 000 百 h  10002/3  102 100 十 da  10001/3  101 10  10000  100 1 分 d  1000−1/3  10−1 0.1 厘 c  1000−2/3   10−2 0.01 毫 m  1000−1  10−3 0.001 微 μ  1000−2  10−6 0.000 001 纳 n  1000−3  10−9 0.000 000 001 皮 p  1000−4  10−12 0.000 000 000 001 飞 f  1000−5  10−15 0.000 000 000 000 001 阿 a  1000−6  10−18 0.000 000 000 000 000 001 仄 z  1000−7  10−21 0.000 000 000 000 000 000 001 幺 y  1000−8  10−24  0.000 000 000 000 000 000 000 001

理念. SI 是为了建立一个国际标准，适用于任何地方。它基于七个基本单位，所有其他 SI 单位都是从这些基本单位推导出来的。

大概念

大概念. 物理学依赖于测量，而测量依赖于标准。测量和标准是为了建立一致性和准确性，并帮助沟通和比较。单位是用来表示量的标准。单位可以从其他单位推导出，也可以转换为其他单位。