计量学，即测量科学，一直在改进公斤的测量系统，不再依赖于储存在保险库中的任意金属块，而是基于基本的物理原理。
公斤单位的重新定义
2018年，科学家们根据基本的电磁原理重新定义了公斤。但一项新的研究表明，也可以用万有引力原理来实现类似的目标。这有助于科学家更好地检验量子效应的普遍性。
历史上，测量方法经历了漫长的演变。例如，古希腊人使用基于人体解剖学的距离测量方法——包括脚、前臂和手掌；而罗马人（经过英国人的一些调整）发展出了“千步”（mille passum），美国至今仍主要采用这种方法，而不是更符合数学和理性标准的测量系统。在重量方面，一些最早的系统依赖于基于单个谷物重量的量化关系。
然而，即使是公制系统也需要某种方法来定义其基本测量单位。一个多世纪以来，公斤被定义为保存在法国计量局的一个铂铱合金块的质量。考虑到这并非最科学的定义——而且该合金自1889年以来实际上损失了50微克——专家们决定将定义改写成更符合宇宙运行基础的术语。
现在，公斤的定义与普朗克常数相关，普朗克常数是光子可以携带的最小能量。利用这个常数，科学家可以使用基布尔天平（一种极其精确的称重仪器）进行超精确的质量测量。
基于万有引力的公斤新定义
将质量与电量联系起来是确保公斤不偏离其定义标准的一种方法。但现在，不来梅大学和德国自然计量研究所的科学家们设计了一种新的方法，该方法将公斤与万有引力而不是电常数联系起来。这项研究的结果发表在《物理评论快报》杂志上。
不来梅大学的克劳斯·拉默扎尔在新闻稿中说：“公斤这样的单位因此可以追溯到电单位。但也可以用万有引力来实现它们。毕竟，引力场之于质量，就像电磁场之于电荷。”
公斤的重新定义依赖于一个被称为量子计量三角的概念，该概念根据h（普朗克常数）和e（基本电荷）重新定义量子效应。麦克斯韦方程组列举的电磁学和爱因斯坦广义相对论推导出的万有引力，都是由贯穿自然的场来描述的。在本文中，科学家们为约瑟夫森效应（宏观量子效应的一个例子）和量子霍尔效应（通常在二维系统中观察到）创建了引力等效物。
拉默扎尔说：“我们能够将以前仅适用于电磁场的计量辅助效应转移到引力场。”
作者在新闻稿中补充说：“引力量子计量三角形可能在计量学中有所应用，并可用于研究普朗克常数与基本粒子质量的关系。”
这意味着机械单位现在可以用万有引力而不是电量来定义。这比单个米粒有了很大的进步。
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