大理念物理/單位
測量和比較事物的需求是物理學中非常重要的一個部分。由於測量非常重要，因此制定了規則以確保測量的一致性。然而，測量並非是任意的，它基於單位。科學家測量和創造事物是為了滿足標準和極高的測量精度，以便能夠精確地找出測量值。測量是比較事物的重要部分，因為它們提供了比較物體與其他物體的基礎。測量使我們能夠識別出三個小時，並看到它比五個小時短，而無需觀察時間本身的流逝。
制定的規則被稱為標準。事物是根據與標準的比較來測量的。單位是用來比較其他事物的標準。例如，米是用來測量長度的單位。
人們已經同意定義標準單位以確保一致性。例如，物理學家將米定義為光在特定時間內所經過的距離。定義標準的一個重要方面是不變性。如果我們根據人的腳有多長來測量距離，那將很方便，但它並不一致。人們的腳長不一樣，所以對一個人來說一英尺，對另一個人來說就不是一英尺。
但是為什麼不變性很重要呢？不變性很重要，因為它允許全球性溝通：這裡的三米那裡也是三米，因此任何地方的任何人都可以閱讀三米並知道它的長度。這也意味著，如果今天某物是三米，那麼如果它本身沒有發生變化，十年後它也還是三米。
然而，擁有標準本身並不是最終目的。需要有基於標準進行測量的辦法。如果我們有了質量的標準，我們就需要找出一種方法來根據該標準找出物體的重量。無論它是氫原子、蘋果還是太陽，都需要有方法來根據該標準測量它們的質量。例如，秤就是對質量標準的近似。如果你想測量太陽的質量，例如透過間接測量，就需要想出其他的方法。
| 理念。 測量必須依賴於稱為標準的規則。事物是根據與標準的比較來測量的。 |
當然，世界並非一開始就使用標準。事物最初是透過任意方式進行測量的。“它大約和我的一隻腳一樣長。”“它和一個西瓜一樣重。”當時，由於不需要精度，這些測量是可以接受的。但是，科學家們認識到了標準的價值。因此，從法國大革命開始，國際單位制誕生了。
國際單位制，俗稱公制，起源於法國大革命，只有兩個標準：米和千克，分別用於長度和質量。經過多次條約和公約，1960年召開的第十一屆國際計量大會為國際單位制鋪平了道路，簡稱 SI，其名稱取自法語（Le Système International d'Unités）。
國際單位制旨在建立一個適用於任何地方的國際標準。它基於七個基本單位，所有其他 SI 單位都從這些基本單位中匯出。
基本單位是所有其他 SI 單位的基礎。所有其他單位都可以用這些單位的乘積、冪或商來表示。高斯奠定了長度、質量和時間的基石。吉奧爾吉確定了對電學基本單位的需求，並在第八屆國際計量大會上提出。三個基本單位被新增，最後一個是摩爾，由第十四屆國際計量大會新增。這些基本單位在下面的表格中顯示，來自維基百科頁面上的w:SI 基本單位。
| 名稱 | 符號 | 測量 | 當前（2005）正式定義 | 歷史起源 / 理由 | 量綱 符號 |
|---|---|---|---|---|---|
| 米 | m | 長度 | "米是指光在真空中在 1/299792458 秒的時間間隔內傳播的路徑長度。" 第十七屆國際計量大會 (1983，決議 1，CR，97) |
地球赤道到北極的距離的 1/10,000,000，經巴黎的周長測量。 | L |
| 千克 | kg | 質量 | "千克是質量單位，它等於國際千克原器的質量。" 第三屆國際計量大會 (1901，CR，70) |
一升水的質量。一升等於一立方米的千分之一。 | M |
| 秒 | s | 時間 | "秒是指銫 133 原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應輻射的 9,192,631,770 個週期的持續時間。" 第十三屆國際計量大會 (1967/68，決議 1；CR，103) "這個定義是指處於 0 K 溫度下的靜止銫原子。" (由國際計量大會顧問委員會在 1997 年新增) |
一天被分成 24 小時，每個小時分成 60 分鐘，每分鐘分成 60 秒。 一秒是 1/(24 × 60 × 60) 天 |
T |
| 安培 | A | 電流 | "安培是指若在真空中兩條無限長、截面圓形可以忽略不計的平行直導體中維持恆定電流，導體間距為 1 米，則導體間每米長度產生的力等於 2 × 10−7 牛頓。" 第九屆國際計量大會 (1948) |
最初的“國際安培”是透過電化學定義的，即從硝酸銀溶液中每秒沉積 1.118 毫克銀所需的電流。與 SI 安培相比，差異為 0.015%。 | I |
| 開爾文 | K | 熱力學溫度 | "開爾文是熱力學溫度單位，它等於水三相點熱力學溫度的 1/273.16。" 第十三屆國際計量大會 (1967/68，決議 4；CR，104) "這個定義是指具有以下物質的量比定義的同位素組成的水：0.000 155 76 摩爾的 2H 每摩爾 1H，0.000 379 9 摩爾的 17O 每摩爾 16O，以及 0.002 005 2 摩爾的 18O 每摩爾 16O。" (由國際計量大會顧問委員會在 2005 年新增) |
攝氏溫標：開爾文溫標使用攝氏度作為單位增量，但它是一個熱力學溫標（0 K 是絕對零度）。 | Θ |
| 摩爾 | mol | 物質的量 | "1. 摩爾是指一個系統中物質的量，該系統包含的實體數量與 0.012 千克碳 12 中的原子數量相同；它的符號是 'mol'。 2. 當使用摩爾時，必須指定實體，可以是原子、分子、離子、電子、其他粒子，或指定的一組這樣的粒子。" |
原子量或分子量除以摩爾質量常數 1 g/mol。 | N |
| 坎德拉 | cd | 發光強度 | "坎德拉是指在給定方向上，發射頻率為 540×1012 赫茲的單色輻射的光源，其在該方向上的輻射強度為每球面度 1/683 瓦特。" 第十六屆國際計量大會 (1979，決議 3；CR，100) |
燭光，它是基於標準性質的燃燒蠟燭所發出的光。 | J |
從七個 SI 基本單位可以匯出許多其他單位。匯出單位是由基本單位的冪、乘積或商形成的。匯出單位基於匯出量。以速度為例，它由長度除以時間得到。它的單位是米每秒，由米和秒匯出。下表顯示了一些匯出單位，基於維基百科頁面上國際單位制表格上的w:國際單位制。
| 名稱 | 符號 | 量 | 用其他 SI 單位表示 術語 其他 SI 單位 |
用其他 SI 單位表示 術語 SI 基本單位 |
|---|---|---|---|---|
| 弧度 | rad | 角度 | m⋅m−1 | |
| 赫茲 | Hz | 頻率 | s−1 | |
| 牛頓 | N | 力，重量 | kg⋅m⋅s−2 | |
| 帕斯卡 | Pa | 壓力，應力 | N/m2 | kg⋅m−1⋅s−2 |
| 焦耳 | J | 能量，功，熱量 | N⋅m | kg⋅m2⋅s−2 |
| 瓦特 | W | 功率，輻射通量 | J/s | kg⋅m2⋅s−3 |
| 庫侖 | C | 電荷或電量 | s⋅A | |
| 伏特 | V | 電壓（電勢差），電動勢 | W/A | kg⋅m2⋅s−3⋅A−1 |
| 法拉 | F | 電容 | C/V | kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2 |
| 歐姆 | Ω | 電阻，阻抗，電抗 | V/A | kg⋅m2⋅s−3⋅A−2 |
SI 還有一套詞頭，用來將一個值乘以 10 的冪。這些詞頭是為了方便表達非常大或非常小的值而設計的。例如，在米這個單位前面加上千這個詞頭就得到了公里，公里比米長一千倍。下表顯示了這些詞頭，改編自維基百科上的 w:Metric prefix 頁面。
| 公制詞頭 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 理念. SI 是為了建立一個國際標準，適用於任何地方。它基於七個基本單位，所有其他 SI 單位都是從這些基本單位推匯出來的。 |
| 大概念. 物理學依賴於測量，而測量依賴於標準。測量和標準是為了建立一致性和準確性，並幫助溝通和比較。單位是用來表示量的標準。單位可以從其他單位推匯出，也可以轉換為其他單位。 |