國(guó)際單位制（SI）量子化演進(jìn)·2018年世界計(jì)量日致辭

利用自然法則創(chuàng)建測(cè)量規(guī)則

□ 國(guó)際計(jì)量局（BIPM）局長(zhǎng) 馬丁·米爾頓

國(guó)際單位制（SI）是全世界所有測(cè)量應(yīng)用公認(rèn)的單位制。自近60年前它首次被命名為SI以來，它便一直在盡可能地改進(jìn)，以利用測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步滿足新的要求。

2018年11月，國(guó)際計(jì)量大會(huì)預(yù)期將通過關(guān)于SI的一項(xiàng)最重大變革，即SI將基于一套與物理定律一一關(guān)聯(lián)的定義。這一朝著以自然法則定義SI的歷史性轉(zhuǎn)變，將消除SI與基于實(shí)物原器的定義之間的最后關(guān)聯(lián)。遵循這一修訂，千克（kg）將不再如1889年第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)批準(zhǔn)的那樣與國(guó)際千克原器相關(guān)聯(lián)，而是要直接與普朗克常數(shù)的精確值相關(guān)聯(lián)。

200多年來，計(jì)量界對(duì)“米制”的共同宏志是為這個(gè)全球測(cè)量的一致基礎(chǔ)提供普遍可及性。而今年11月有望通過的SI新定義將使我們朝著這一目標(biāo)又邁進(jìn)一步。新定義是基于對(duì)新型測(cè)量方法研究的結(jié)果，這些方法以量子現(xiàn)象為基礎(chǔ)復(fù)現(xiàn)最基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。一直以來，我們花了大量精力去確保變革實(shí)施后的新定義能與當(dāng)前的定義兼容。這些變化只在具有最高精度要求的用戶那里才會(huì)顯現(xiàn)。

在為現(xiàn)有用戶提供必要程度的連續(xù)性的同時(shí)，這些變化具有能夠容納未來測(cè)量方法的改進(jìn)從而滿足未來用戶需求的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@些變化是牢牢基于物理定律的。新定義將運(yùn)用“自然法則創(chuàng)建測(cè)量規(guī)則”，將原子和量子尺度的測(cè)量與宏觀層面的測(cè)量關(guān)聯(lián)起來。

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)支撐新產(chǎn)品與新服務(wù)的測(cè)量的需求會(huì)不斷增長(zhǎng)。計(jì)量學(xué)是科學(xué)的一個(gè)動(dòng)態(tài)分支，國(guó)際計(jì)量局和大計(jì)量界所采取的推動(dòng)SI在2018年實(shí)現(xiàn)進(jìn)步的措施將會(huì)支撐這些需求，并在多年以后仍然滿足這些需求。

國(guó)際單位制（SI）量子化演進(jìn)

□ 國(guó)際法制計(jì)量局（BIML）局長(zhǎng) 史蒂芬·帕托雷

2018年世界計(jì)量日選定的主題是國(guó)際單位制（SI）量子化演進(jìn)。這一演進(jìn)是眾多精誠(chéng)奉獻(xiàn)的計(jì)量學(xué)家為重新定義SI基本單位確定最佳方法、歷時(shí)多年工作的結(jié)晶。此次SI單位的重新定義不會(huì)對(duì)法制計(jì)量產(chǎn)生直接影響，因?yàn)橛脩裟軌蛲ㄟ^與目前相同的途徑溯源到重新定義后的SI上。然而，它確實(shí)意味著我們定義某些測(cè)量單位的方式，以及在某些情況下最終建立溯源性的方式，會(huì)發(fā)生變化。

修訂后的SI將完全基于自然常數(shù)。雖然這看起來可能是一個(gè)很大的變化，但事實(shí)上，在不遠(yuǎn)的過去它已經(jīng)發(fā)生過好幾次，如秒（1967年）和米（1983年）分別是從基于地球的運(yùn)動(dòng)和大小演變到基于原子和電磁常數(shù)來重新定義的。

上述改變的重要性在于，我們大多數(shù)人在學(xué)校學(xué)過，并且至今幾乎鐵板釘釘?shù)哪承└拍?，現(xiàn)在可能會(huì)改變。在巴黎近郊一個(gè)用三把鎖才能打開的地下室中保存的鉑銥（Pt-Ir）合金的千克原器，在工作了137年后即將進(jìn)入半退役狀態(tài)。

當(dāng)然，這將標(biāo)志著一個(gè)時(shí)代的結(jié)束。SI始于與人為認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)的米千克秒制（MKS）。這種標(biāo)準(zhǔn)基于當(dāng)時(shí)人們認(rèn)定的自然界不變量，如地球的自轉(zhuǎn)與大小，以及由一定量的水導(dǎo)出的一個(gè)重量（之后被統(tǒng)一確定為一個(gè)特定的鉑銥合金）。隨著時(shí)間的推移，更加先進(jìn)的測(cè)量方法證明這些不變量實(shí)際上并非像之前認(rèn)定的那般恒定。這一事實(shí)與能夠更加準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)單位定義的測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步一道，構(gòu)成單位制演變的主要原因?，F(xiàn)在最后一個(gè)原始標(biāo)準(zhǔn)將被基于基本自然常數(shù)的定義所取代。

千克原器“Le Grand K”只是最著名的SI原器，其實(shí)改變也會(huì)發(fā)生在其他單位上。開爾文將不再取決于水的屬性，安培將不再基于一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的定義，而摩爾將變成一個(gè)更實(shí)際的定義。此外，千克、安培、開爾文和摩爾的重新定義將不會(huì)對(duì)秒、米和坎德拉的定義產(chǎn)生影響。

如前所述，我們預(yù)計(jì)SI的重新定義不會(huì)對(duì)法制計(jì)量產(chǎn)生影響，但對(duì)于我們這些多年從事單位制工作的人來說，這仍然是思想和方法上的重大變化。

我們請(qǐng)您花幾分鐘時(shí)間查看國(guó)際計(jì)量局（BIPM）網(wǎng)站上提供的與此主題相關(guān)的諸多文檔。我們也希望諸位今年再次和我們一起共同慶祝世界計(jì)量日，并期待再次體現(xiàn)計(jì)量在我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾浴?/p>

《中國(guó)質(zhì)量報(bào)》