인류는 오랜 역사 동안 물리량을 측정하기 위해 원기와 같은 인공적인 기준에 의존해 왔습니다. 하지만 정밀한 측정이 요구되는 현대 과학과 산업의 발전 속에서 미세한 오차는 치명적인 결과를 초래할 수 있었습니다. 이에 과학자들은 어떠한 상황에서도 절대 변하지 않는 우주의 보편적인 규칙인 자연 상수를 도입하여 단위를 재정의하기 시작했습니다. 원자의 속성을 정의하는 단계를 넘어 우주의 근본적인 불변값들을 기준으로 삼음으로써, 마침내 인류는 유한한 불확도를 극복하고 영원히 변하지 않는 완벽한 단위 체계의 기초를 마련하게 되었습니다.

가장 먼저 빛의 속도를 활용하여 미터가 재정의되었습니다. 맥스웰의 전자기학과 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 거치며 빛은 우주에서 절대적으로 불변하는 한계 속도임이 증명되었습니다. 과학계는 이러한 물리적 성과를 바탕으로 진공에서의 빛의 속도를 정확한 수치로 정의하였고, 이를 기준으로 미터의 정의를 새롭게 고쳤습니다. 우리의 우주가 변하지 않는 한 결코 달라지지 않는 절대 기준을 획득함으로써 길이의 단위는 무한한 신뢰성을 얻게 되었고, 이는 다양한 학문과 기술의 비약적인 발전을 이루는 결정적인 토대가 되었습니다.

우리의 우주와 자연에 존재하는 에너지를 결정하는 플랑크 상수를 이용한다면, 미터를 빛의 속도로 정의했던 것처럼 질량 또한 영원히 변하지 않는 불변의 값으로 정의할 수 있습니다.

다음으로 질량의 단위인 킬로그램은 양자역학의 문을 열었던 플랑크 상수를 통해 재탄생했습니다. 산업혁명기 고온의 철강 온도를 측정하려는 노력 속에서 막스 플랑크는 에너지가 불연속적인 묶음으로 전달된다는 혁신적인 아이디어를 제시했습니다. 이후 아인슈타인의 질량-에너지 등가 공식에 따라 질량과 에너지가 본질적으로 결합되어 있음이 밝혀졌고, 과학자들은 키블 저울과 X선 단결정 밀도 측정법을 개발하여 플랑크 상수를 극도로 정밀하게 측정했습니다. 이 불변의 상수를 고정함으로써 킬로그램은 마침내 원기의 위험성에서 영원히 해방되었습니다.

온도와 물질량 또한 볼츠만 상수와 아보가드로 상수를 통해 새롭게 정립되었습니다. 미시 세계에서 기체 분자들의 무작위한 충돌과 운동 에너지가 곧 우리가 느끼는 온도라는 사실은 루트비히 볼츠만의 열통계역학을 통해 유도되었습니다. 이를 입증하는 음향 기체 온도 측정법은 소리의 속도를 이용해 볼츠만 상수를 명확하게 규정하는 기반이 되었습니다. 더불어 극도로 정밀한 실리콘 구체를 제작하여 원자 밀도를 분석함으로써 몰의 기준이 되는 아보가드로 상수 역시 절대적인 상수로 고정되어, 물질과 에너지의 연계성을 더욱 견고히 다졌습니다.

마지막으로 전하의 최소 단위인 기본 전하를 이용하여 전류의 단위인 암페어가 재정의되었습니다. 19세기 전기분해 현상에서 출발해 톰슨의 음극선 실험과 밀리컨의 기름방울 실험에 이르기까지, 전하는 양자화되어 있으며 그 최소량인 기본 전하가 우주의 불변값임이 밝혀졌습니다. 현대 과학은 이를 바탕으로 도선 사이의 인력이라는 모호한 물리 법칙 대신 1초 동안 이동하는 기본 전하의 정밀한 개수로 전류를 정의합니다. 조셉슨 효과와 양자 홀 효과 같은 현대 전자기학의 놀라운 성과 덕분에 암페어 역시 불변의 절대 기준으로 거듭났습니다.