乔治 MKS 制和有理化 MKS 制

早在 1901 年,意大利人乔治(G.George)就曾提出,如果在长度、质量和时间这三个基本单位之外,再增加一个电学量作为基本单位,就可以建立一种包括力学和整个电磁现象在内的一贯单位制。他当时建议用米、千克、秒和欧姆,之所以想选取欧姆,是因为电阻可以用性能特别稳定的材料来代表。

经过各国际组织长期讨论,国际计量委员会在 1935 年接受了乔治的建议,但是否定了他把电阻作为第四个基本量的意见,代之以下列更科学、更合理的方案:

  1. 写成有理化形式的方程中的真空磁导率,定义为 4π×10−7 牛顿/ 安培−7。此处牛顿是被引入作为力的米−千克−秒单位制中的新单位。

  2. 根据两平行载流导线之间的力规定安培。

由于第二次世界大战的干扰,这一套有理化 MKS 制直到 1948 年才开始正式采用。

基本单位中除了三个力学量外,再增加一个电磁量,这一措施有重大意义。十九世纪许多科学家主张用力学量单位作为基本单位,反映了他们的机械论观点。当时人们总认为,一切自然现象(包括电磁现象) 最终都应归属于机械运动。但是,科学的发展打破了传统观念。基本单位的扩大,反映了观念的更新。1882−3 年,英国的赫维赛(O.Heaviside) 首先提出有理化问题,他发现电磁学公式中 4π的分布不尽合理。1891

年裴雷(J.Perry)建议,如果取真空磁导率μ0=4π×10−7,就可以使电磁学公式得到更简洁的表达式,这就是 1935 年国际计量委员会作出上述决定的又一历史背景。

在电磁学单位制中磁学量的单位特别复杂,很容易混淆,这主要是因为磁学本身经历了一个概念含混的时期。最早的库仑定律是建立在磁荷概念之上的,但是实际上正负磁荷并不能象正负电荷那样单独存在。

1900 年,国际电学家大会赞同美国电气工程师协会(AIEE)的提案, 决定 CGSM 制磁场强度的单位名称为高斯,这实际上是一场误会。AIEE

原来的提案是把高斯作为磁通密度 B 的单位,由于翻译成法文时误译为磁场强度,造成了混淆。当时的 CGSM 制和高斯单位制中真空磁导率μ0

是无量纲的纯数 1,所以,真空中的 B 和 H 没有什么区别,致使一度 B 和 H 都用同一个单位——高斯。

但是,磁场强度 H 和磁通密度 B 在本质上毕竟是两个不同的概念。1900 年后,就在科技界中展开了一场关于 B 和 H 性质是否相同的讨论, 同时也讨论到电位移 D 和电场强度 E 的区别问题。

直至 1930 年 7 月,国际电工委员会才在广泛讨论的基础上作出决定:真空磁导率μ0 有量纲,B 和 H 性质不同,B 和 D 对应,H 和 E 对应,

在 CGSM 单位制中以高斯作为 B 的单位,以奥斯特作为 H 的单位。