国际标准单位的由来（第三部分）：坎德拉

本周，山姆·基恩 (Sam Kean) 研究了一些极其精确的标准——米、秒和其他国际标准单位——以及这些元素在长期以来定义、重新定义和重新定义它们中所发挥的作用。

七个基本公制单位中的大多数从一开始就非常一致。科学家们对每个单位的含义达成了一致，并相信不同国家的人对每个单位的含义相同。这种一致性的一个最大例外是坎德拉——光亮度的单位。

顾名思义，坎德拉是基于蜡烛燃烧而定的，科学家们尽其所能地定义了一种标准烛光。例如，英国标准要求用鲸蜡（ 《白鲸记》中水手从鲸鱼头骨中挖出的东西）制成的蜡烛，重量为六分之一磅，并且以精确的每小时燃烧速率燃烧，大概是在无风且漆黑的房间内。但法国人和德国人都有自己的蜡烛配方，但无论如何，没有一种蜡烛能让科学家满意。因为，任何曾经尝试过在烛光下学习的人都知道，即​​使在最好的情况下，输出也有点两极化。

爱迪生发明的白炽灯改善了这一状况，到 1909 年，许多国家都采用了基于碳丝的发光标准。但当计量学家开始仔细研究灯丝时，他们发现灯丝也有不足之处，因为即使是灯丝的输出也会闪烁太多，他们不喜欢。因此，他们转而研究黑体辐射——所有热物体发出的辐射热。正是这种特性使热金属发出红光或白光，这也是为什么红外护目镜可以透过墙壁监视活体或非法家庭园艺活动。

不过，每种物质在不同温度下发出的辐射略有不同，因此科学家必须选择一种元素作为标准。他们表现出相当高雅的品味，选择了铂金，它发出美丽而稳定的光芒。当然，作为计量学家，他们必须指定更多。坎德拉的定义是熔化的铂金坩埚在从液态冻结（3,200°F）为固态时发出的光量，并“在 1/600,000 平方米的表面垂直方向测量……在 101,325 牛顿/平方米的压力下”。

科学家们仍不满足于此——事实证明，要持续测量熔融铂发出的光比预想的要困难得多——于是他们在 1979 年重新定义了坎德拉，并彻底取消了铂金。从那以后，坎德拉变成了“在给定方向上，发射频率为 540 x 1012 赫兹的单色辐射源的发光强度，该方向上的辐射强度为每球面度 1/683 瓦。”这比猜测蜡烛的输出要精确得多，但肯定缺乏魅力。

明天请收看我们探索科学标准的下一期。本系列由《消失的勺子》一书的作者山姆·基恩 (Sam Kean) 撰写，该书收集了元素周期表中隐藏的有趣而奇特的故事。