正文
各種物理量通過描述自然規律的方程及新物理量的定義而彼此相互聯繫。為了方便，通常在其中選取一組互相獨立的物理量，作為基本物理量，其他量則根據基本量和有關方程來表示，稱為導出量。物理學中人們最早研究的分支是力學。在力學範疇內，首先建立了以長度、質量和時間為基本物理量的單位制，就是人們所熟悉的厘米·克·秒(CGS)制。
為了國際上的貿易、工業以及科學技術交往的需要，1875年在巴黎由17國外長制定了米制公約。米制公約中規定：長度以米為單位,質量以千克（公斤）為單位,時間以秒為單位。這種單位制稱為米·千克·秒制。
隨著電磁學、熱力學、光輻射學和微觀物理學的發展，基本物理量逐漸由3個擴展到7個。建立了在米·千克·秒制基礎上發展起來的單位制，它得到1960年第11屆國際計量大會的確認，稱為國際單位制（簡稱SI）。
國際單位制的構成原則比較科學，大部分單位都很實用,並且涉及所有專業領域。普遍推廣國際單位制,可以消除因多種單位制和單位並存而造成的混亂，節省大量的人力和物力，有利於促進國民經濟和國際交往的進一步發展。
目前絕大部分工業已開發國家都積極地推廣國際單位制，原來採用英制的國家也決定放棄英制，採用或準備採用國際單位制。
由於在物理學中，特別是理論物理學中，有時需要使用厘米克秒制單位及其發展的電磁單位，所以厘米克秒單位制至今仍作為一種保留使用的單位制。國際計量委員會認為，在使用厘米克秒制時，一般最好不與國際制單位並用。
在粒子物理學中，至今仍廣泛採用一種特殊的單位制,即自然單位制。在自然單位制中，把基本物理常數媡（普朗克常數除以2π）和с（光速）都取作1。於是，基本物理量可以減少，從而能夠選用能量作為唯一的基本物理量。在同粒子物理密切相關的其他物理學科中，有時也採用自然單位制。
國際單位制 在國際單位制中,將單位分成三類:基本單位、導出單位和輔助單位。7個嚴格定義的基本單位是：長度（米）、質量（千克）、時間(秒)、電流（安培）、溫度（開爾文）、物質的量（摩爾）和發光強度（坎德拉）。這些基本單位在量綱上是彼此獨立的。導出單位很多，都是由基本單位組合起來而構成的。輔助單位目前只有兩個，純系幾何單位。當然，輔助單位也可以再構成導出單位。
基本單位 基本單位的定義始於1889年，在近百年內，由於科學技術的發展，它們的定義也在不斷發生變化，下面簡述其定義和演變的情況。
① 長度單位──米(m)。1889年第1屆國際計量大會批准國際米原器（鉑銥米尺）的長度為1米。1927年第7屆計量大會又對米定義作了如下嚴格的規定:國際計量局保存的鉑銥米尺上所刻兩條中間刻線的軸線在 0°C時的距離（鉑銥米尺是一根橫截面近似為H形的尺子,在其中間橫肋兩端表面上各刻有3條與尺子縱向垂直的線紋,中間刻線是指每3條線紋的中間刻線）。這根尺子保存在1標準大氣壓下,放在對稱地置於同一水平面上並相距571毫米的兩個直徑至少為1厘米的圓柱上。
上述對於米的定義有一個不確定度，約為1×10-7。由於科學技術的發展，它已不能滿足計量學和其他精密測量的需要。在20世紀50年代，隨著同位素光譜光源的發展，發現了寬度很窄的氪－86同位素譜線，加上干涉技術的成功，人們終於找到了一種不易毀壞的自然基準，這就是以光波波長作為長度單位的自然基準。
於是，1960年第11屆國際計量大會對米的定義更改如下：“米的長度等於氪－86原子的2p10和5d5能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍。”氪－86長度基準的極限不確定度為±4×10-9。米的定義更改後，國際米原器仍按原規定的條件保存在國際計量局。
由於飽和吸收穩定的雷射具有很高的頻率穩定度和復現性，同氪－86的波長相比,它們的波長更易復現,精度也可能進一步提高。因此，在1973年和1979年兩次米定義諮詢委員會會議上,又先後推薦了4種穩定雷射的波長值，同氪－86的波長並列使用，具有同等的準確度。
1973年以來，已精密測量了從紅外波段直至可見光波段的各種譜線的頻率值。根據甲烷譜線的頻率和波長值 v和 λ，得到了真空中的光速值 с＝λv＝299792458米/秒。這個值是非常精確的,因此人們又決定把這個光速值取為定義值,而長度l（或波長）的定義則由時間 t(或頻率)通過公式l＝сt(或λ＝с/v)導出。1983年10月第17屆國際計量大會正式通過了如下的新定義：“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度。”
② 質量單位──千克(kg)。1889年第1屆國際計量大會批准了國際千克原器，並宣布今後以這個原器為質量單位。
為了避免“重量”一詞在通常使用中意義發生含混，1901年第3屆國際計量大會中規定：
千克是質量（而非重量）的單位，它等於國際千克原器的質量。這個鉑銥千克原器按照1889年第 1屆國際計量大會規定的條件，保存在國際計量局。
③ 時間單位──秒（s）。最初，時間單位“秒”被定義為平均太陽日的 1/86400。“平均太陽日”的精確定義留待天文學家制定。但是測量表明，平均太陽日不能保證必要的準確度。為了比較精確地定義時間單位，1960年第11屆國際計量大會批准了國際天文學協會規定的以回歸年為根據的定義：“秒為1900年1月0日曆書時12時起算的回歸年的1/31556925.9747。”但是,這個定義的精確度仍不能滿足當時的精密計量學的要求，於是，1967年第13屆國際計量大會又根據當時原子能級躍遷測量技術的水平，決定將秒的定義更改如下：
秒是銫-133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷的輻射周期的9192631770倍的持續時間。
④ 電流強度單位──安培(A)。電流和電阻的所謂“國際”電學單位，是1893年在芝加哥召開的國際電學大會上所引用的。而“國際”安培和“國際”歐姆的定義，則是1908年倫敦國際代表會議所批准的。
雖然，1933年在第 8屆國際計量大會期間，已十分明確地一致要求採用所謂“絕對”單位來代替這些“國際”單位，但是直到1948年第 9屆國際計量大會才正式決定廢除這些“國際”單位，而採用下述電流強度單位的定義：
在真空中相距 1米的兩無限長而圓截面可忽略的平行直導線內通過一恆定電流，若這恆定電流使得這兩條導線之間每米長度上產生的力等於2×10-7牛頓，則這個恆定電流的電流強度就是1安培。
⑤ 熱力學溫度單位──開爾文(K)。1954年第10屆國際計量大會規定了熱力學溫度單位的定義，它選取水的三相點為基本定點,並定義其溫度為273.16K。1967年第 13屆國際計量大會通過以開爾文的名稱（符號K）代替“開氏度”（符號K），其正式定義是：
熱力學溫度單位開爾文，是水三相點熱力學溫度的1/273.16。同時,大會也決定用單位開爾文及其符號K表示溫度間隔或溫差。
除了以開爾文表示的熱力學溫度（符號T,見熱力學溫標）外，也使用由式
t＝T-T0
定義的攝氏溫度(符號t)。式中T0＝273.15K是水的冰點的熱力學溫度，它同水的三相點的熱力學溫度相差0.01開爾文。攝氏溫度的單位是攝氏度（符號°C）。因此，“攝氏度”這個單位同單位“開爾文”相等。攝氏溫度間隔或溫差用攝氏度表示。
按照熱力學溫度單位開爾文的定義，對溫度進行絕對測量，必須藉助熱力學溫度計，例如藉助氣體溫度計。
從理論上來說，熱力學溫標是合理的，但具體實現卻非常困難。因此，國際上決定採用實用溫標，這種實用溫標不能代替熱力學溫標，而是根據當時測量技術的水平儘可能提高準確度，逼近熱力學溫標。根據實用性的要求，還應在國際上進行統一。
1927年第 7屆國際計量大會通過了第一個國際溫標。這個國際溫標在1948年進行了修改，由1960年第11屆國際計量大會定名為 1948年國際實用溫標（代號為IPTS-48）。後來又有了IPTS－48的1960年修訂版。修訂版的固定點溫度值仍保持1948年的值。
1968年國際計量委員會又通過了新的國際實用溫標，它同目前所知的最佳熱力學結果相符。這個溫標的代號為IPTS-68。它是建立在下列兩點的基礎上的：首先,有11個可以復現的固定點，在13.81K到1337.58K範圍內規定用氣體溫度計測定固定點的溫度值；其次，規定用標準儀器（13.81K到903.89K為鉑電阻溫度計，903.89K到1337.58K為鉑銠鉑熱電偶，1337.58K以上用光譜高溫計和常數с2=0.014 338m·K），根據規定的固定點進行分度（見溫度測量）。
⑥ 物質的量單位──摩爾(mol)。這個單位同原子量有密切關係。最初，“原子量”是以化學元素氧的原子量（規定為16）為標準。但是化學家是把氧的同位素氧－16、氧－17、氧－18的混合物，即天然氧元素的數值定為16。而物理學家則是把氧的一種同位素即氧－16的數值定為16，兩者很不一致。1959～1960年，國際純粹與套用物理學聯合會 (IUPAP)和國際純粹與套用化學聯合會(IUPAC)取得一致協定後,結束了這種不一致局面。決定改用碳同位素碳－12作為標準，把它的原子量定為12，並以此為出發點，給出了“相對原子質量”的數值。餘下的問題是通過確定碳－12的相應質量以定義物質的量的單位。根據國際協定,一個“物質的量”單位的碳-12應有 0.012千克。這樣定義的“物質的量”單位取名摩爾（符號mol）。
國際計量委員會根據國際純粹與套用物理聯合會、國際純粹與套用化學聯合會及國際標準化組織的建議，於 1967年制定並於 1969年批准了摩爾的定義，最後由1971年第14屆國際計量大會通過，其定義為：
摩爾是一系統的物質的量，該系統中所包含的基本單元數與0.012千克碳－12的原子數目相等。
在使用摩爾時基本單元應予以指明，它可以是原子、分子、離子、電子以及其他粒子；或是這些粒子的特定組合。摩爾的這個定義同時嚴格明確了以摩爾為單位的量的性質。
⑦ 發光強度單位──坎德拉 (cd)。各國所用的以火焰或白熾燈絲基準為根據的發光強度單位，於1948年改為“新燭光”。這一決定是國際照明委員會 (CIE)和國際計量委員會在1937年以前作出的。國際計量委員會根據1933年第8屆國際計量大會授予的權力,在1946年的會議上予以頒布。1948年第 9屆國際計量大會批准了國際計量委員會的這一決定，並同意給這個發光強度單位一個新的國際名稱“坎德拉”（代號cd）。1967年第13屆計量大會正式通過了下列修改定義：
坎德拉是在101 325牛頓每平方米壓力下,處於鉑凝固溫度的黑體的 1/60000平方米表面在垂直方向上的發光強度。
上述定義一直沿用到1979年。在使用中發現，各國的實驗室利用黑體實物原器復現坎德拉時，相互之間發生了較大的差異。在此期間，輻射測量技術發展非常迅速，其精度已能同光度測量相比，可以直接利用輻射測量來復現坎德拉。鑒於這種情況，1977年國際計量委員會明確了發光度量和輻射度量之間的比值，規定頻率為540×1012赫的單色輻射的光譜光效率為 683流明每瓦特。這一數值對於明視覺光已足夠準確；而對暗視覺光，也只有約3％的變化。
1979年10月召開的第16屆計量大會上正式決定，廢除1967年的定義，對坎德拉作了如下的新定義：
坎德拉為一光源在給定方向的發光強度，該光源發出頻率為540×1012赫的單色輻射，且在此方向上的輻射強度為1/683瓦特每球面度。
導出單位 是用基本單位或輔助單位導出的單位。有些導出單位本身已有專門名稱和特有符號，這些專門名稱和符號又可以用來組成其他導出單位，從而比用基本單位來表示要更簡單一些。
下面是具有專門名稱的一些導出單位的定義。
赫茲（頻率的單位）──周期為 1秒的周期現象的頻率為1赫茲。
牛頓（力的單位）──使1千克質量產生1米每二次方秒加速度的力。
帕斯卡（壓力單位）──每平方米麵積上 1牛頓力的壓力。
焦耳（能或功的單位）──1 牛頓力的作用點在力的方向移動1米距離時所作的功。
瓦特（功率單位）──1秒內給出1焦耳能量的功率。
庫侖（電量單位）──1安培電流在1秒內所運送的電量。
伏特（電位差和電動勢單位）──在流過 1安培恆定電流的導線內，兩點之間所消耗的功率若為1瓦特,則這兩點之間的電位差為1伏特。
法拉（電容單位）──給電容器充1庫侖電量時,二極板之間出現1伏特的電位差，則這個電容器的電容為1法拉。
歐姆（電阻單位）──在導體兩點間加上 1伏特的恆定電位差,若導體內產生1安培的恆定電流，而且導體內不存在任何其他電動勢,則這兩點之間的電阻為1歐姆。
西門子（電導單位）──歐姆的負一次方。
亨利（電感單位）──讓流過一個閉合迴路的電流以1安培每秒的速率均勻變化，如果迴路中產生1伏特的電動勢，則這個迴路的電感為1亨利。
韋伯（磁通量單位）──讓只有一匝的環路中的磁通量在1秒鐘內均勻地減小到零,如果因此在環路內產生1伏特的電動勢，則環路中的磁通量為1韋伯。
特斯拉（磁感應強度或磁通密度單位）──每平方米內磁通量為1韋伯的磁感應強度。
流明（光通量單位）──發光強度為 1坎德拉的均勻點光源向單位立體角（球面度內）發射出去的光通量。
勒克斯（光照度單位）──每平方米為 1流明光通量的光照度。
貝可勒爾（放射性活度單位）──1秒內發生1次自發核轉變或躍遷，為1貝可勒爾。
戈瑞（比授予能單位）──授予1千克受照物質以1焦耳能量的吸收劑量。
輔助單位 目前只有兩個：弧度和球面度（純系幾何單位），其定義如下：
弧度是一個圓內兩條半徑之間的平面角。這兩條半徑在圓周上截取的弧長與半徑相等。
球面度是一個立體角，其頂點位於球心，而它在球面上所截取的面積等於以球半徑為邊長的正方形的面積。
厘米·克·秒制 (CGS制) 在物理學的許多書籍和論文中，尤其是在理論物理學中，至今仍廣泛採用厘米克秒制 (CGS制)。這種單位制選用厘米、克和秒作為它的基本單位。厘米克秒制有一個方便之處,就是1立方厘米的水,在其最大密度時具有近似為1克的質量。這種單位制是在英國科學進展協會標準委員會的倡導下建立的。三個基本單位決定後，按照一貫性的要求可以確定所有其他單位，即導出單位。但當涉及電磁現象時，導出單位的確立卻不是唯一的，換句話說，有兩條不同的途徑。一條途徑的出發點是兩個磁極之間的作用力反比於距離平方，另一條途徑的出發點是兩個電荷之間的作用力反比於距離平方。W.E.韋伯於1851年循著這兩條途徑得到了兩種一貫性的“絕對”單位制。根據電荷的靜電相互作用建立的叫做絕對靜電制單位(CGSE)，而根據磁相互作用建立的叫做絕對電磁製單位(CGSM)。
電流強度的CGSE單位I
和CGSM單位I
的比值是I/I=с，с是光速。CGSM單位所規定的磁場強度的單位,稱為奧斯特,規定的磁感應強度單位稱為高斯，磁感應通量單位稱為麥克斯韋。如果所有電學量單位用CGSE單位，而磁學量用CGSM單位，則構成了所謂絕對高斯制單位（見電磁學量的單位制）。 在只限於力學量和電學量的單位時，國際單位制中包括了電流作為基本單位，即共有四個基本單位。而在厘米·克·秒制中,則只有三個基本單位,電流作為導出單位。這兩種單位制之間的關係見附表。
物理量單位制人們為實用單位建立了歐姆實物基準（汞柱）、伏特實物基準（韋斯頓電池）和安培實物基準（銀電解式電量計），它們都作為副基準使用。1893年芝加哥國際電學大會根據這些實物基準，對歐姆、伏特和安培給予了“法定”定義。1908年在倫敦召開的國際電學大會又決定在計量學中採用以歐姆和安培的實物基準為依據的一整套的所謂“國際電學單位制”。
1948年第 9屆國際計量大會正式通過了米·千克·秒·安培的單位制，這就是目前國際單位制的基礎。
國際計量委員會為了研究單位問題，在1954年成立了“單位制委員會”，1964年10月改名為“單位諮詢委員會”(CCU)。
參考書目
國際計量局編著,中國計量科學研究院情報室譯:《國際計量局100周年(1875～1975)》，技術標準出版社,北京，1980。〔The International Bureau of Weights and Measures(1875～1975).〕
