世界计量日回顾之:2018国际单位制(SI)量子化演进

2020-05-18 23:44:35 作者: 来源: 中国计量网
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  1999年10月,第21届国际计量大会(CGPM)以米制公约的签约日——5月20日作为世界计量日。从2000年5月20日起,世界各国开始了世界计量日一系列宣传活动,并设计制作世界计量日宣传海报,宣传计量对我们日常生活的影响。2019年世界计量日主题为:国际单位制(SI)——根本性飞跃。还有一个多月我们将迎来5.20世界计量日,下面我们一起来回顾一下我国历年世界计量日的主题和主题宣传画之——2018国际单位制(SI)量子化演进。

  2018年世界计量日主题:国际单位制(SI)量子化演进

   2018年世界计量日致辞

   变革创新进无止境

  国家市场监督管理总局局长张茅

  计量是永恒的主题,源远流长、历久弥新。计量单位制是测量体系的基石,2018年世界计量日的主题确定为“国际单位制量子化演进”,蕴含着时代的变迁、计量的变革。1875年5月20日,法、俄、德等17个国家的代表在巴黎签署“米制公约”,公认“米制”为国际通用的计量单位制,并确立以实物基准向各国传递量值的基本计量制度,包括时间、长度、质量、温度、电流、发光强度和物质的量等7个基本单位的国际计量单位制逐步建立,为其后100多年世界各国测量量值的溯源和准确一致、科学技术快速发展和全球经济一体化提供了可靠的计量保障。随着量子理论和技术的发展,上世纪60年代以来,时间长度“秒”、长度单位“米”等逐步由实物基准转变为量子基准,也带动其他计量单位的量子化变革,不断催生蓬勃的科技革命。当前,国际计量重大变革即将全面拉开帷幕,我们将迎来计量单位全面量子化新时代。

  国际单位制量子化演进,是人类利用自然法则创建测量规则的又一次重大变革,由此带来的影响广泛而深刻。一是将改变国际计量体系和现有格局。新的计量体系不再只依赖于通过实物基准向各国传递量值,而国际计量基准的量子化、量值传递溯源的扁平化,将可形成先进的多级全球计量量值中心或区域计量中心开展量值传递溯源。二是将有力支撑新一轮工业革命。通过量子计量基准与信息技术的结合,使量值传递链条更短、速度更快、测量结果更准更稳,深度契合了以信息物理系统为基础、智能制造为主要特征的新一轮工业革命。三是将引发仪器仪表产业的革命性创新发展。全新的量子计量技术、传感技术与信息技术的高度融合,使所有的计量单位可以溯源至时间单位“秒”,集多参量、高精度的综合测量,进而催生测量仪器仪表形态的全面创新。从深层次讲,国际单位制量子化演进更是一场从理念、制度到各领域的全方位变革。

  经过多年努力,中国获得国际互认的校准和测量能力已跃居全球第四、亚洲第一,在长度、温度、电学等国际单位重新定义中作出了重要贡献。当前,计量事业也像国际单位制量子化演进一样,迎来了变革创新的新潮流。新的国际计量单位制使得计量基准可随时随地复现,将最准“标尺”直接应用于生产生活,这将推动以实物计量器具为主体的计量管理模式改革创新。同时,新组建的国家市场监督管理总局,在大市场、大监管、大质量理念的指导下,为中国计量制度体系的改革创新奠定了坚实基础,并有利于计量基础作用的进一步发挥,更好地支撑经济社会高质量发展。

  计量亘古至今、不断演进,变革创新、方兴未艾、大有可为。作为中国计量工作主管部门,我们深切认识到,计量发展“进”无止境。面向未来,必须激发潜力、释放活力、培育动力。

  要进一步利用市场机制,激发计量潜力。计量是保证国民经济正常运行和公平贸易的重要基础,也是国家核心竞争力的重要标志。作为人类文明的产物之一,在确保国际单位制统一和量值准确可靠的基础上,计量本身也应当遵循市场发展规律,符合市场发展方向。首先要符合供求机制,根据市场需求,不断提高计量优质资源供给。当前,特别是要围绕人民日益增长的美好生活需要,梳理计量发展不平衡不充分的问题,针对短板和瓶颈,精准推进,切实解决。其次要引入竞争机制,激发各个领域的计量潜力。计量是全社会的事情,需要各有关部门、地方、行业、企业和社会各界的共同参与。不管是计量发展、计量监管,还是计量服务,都应当充分利用市场竞争机制,激发各个领域的潜力,形成发展的动力,从而不断增强人民的获得感、幸福感和安全感。

  要充分发挥市场主体作用,释放计量活力。市场活力来自于人,特别是来自于企业家,来自于企业家精神。我们要充分发挥企业的市场主体作用,加快简政放权、转变职能,注重政府引导和政策支持,该制定的规则制定好,该营造的环境营造好,让企业家有用武之地,鼓励引导企业做大、做强、做优。无论是简政放权,还是技术服务,计量都是重要的领域。既要履行好计量的政府监管职能,把该管的管住,该放的放开,又要利用好计量的技术优势,正确引导和服务企业,为企业降本增效、优质生产提供高质量的计量测试技术服务。

  要敏锐把握计量变革契机,培育新的发展动力。历史上,每一次计量单位制演进,都直接或间接推动了经济社会的发展。“米制公约”的签署,有力支撑了工业化进程。“秒”和“米”的量子化变革,催生了激光测长技术,成就了数万亿美元的卫星导航定位市场,推动了信息技术、精密科技、纳米材料、装备制造、太空探测等领域的重大突破和发展。我们要紧紧抓住这次国际计量变革的重大机遇,加强面向国家战略需求的计量基础研究、前沿性研究,制定量子化时代的中国计量发展战略,加快构建国家现代先进测量体系,为建设制造强国、质量强国提供强有力的支撑和保障,更好地发挥计量对提升国家核心竞争力的重要作用。

  从历史到现代,从中国到世界,从最初的实物到后来的量子,计量承载着千年的文明、承载着人类的希望!这既是客观世界自然规律的演进,更是人类发现规律、遵循规律的主动变革。千百年来,计量在动态世界中不断发展变化,而始终不变的是对量值准确、测量精准的永恒追求。让我们共同努力,更加重视计量,大力发展计量,不断提升认知世界、改造世界的水平,迎接更加美好的未来!

  2018年世界计量日主题:Constant evolution of the International System of Units

  2018年世界计量日致辞

  利用自然法则创建测量规则

  国际计量局(BIPM)局长马丁·米尔顿

  国际单位制(SI)是全世界所有测量应用公认的单位制。自近60年前它首次被命名为SI以来,它便一直在尽可能地改进,以利用测量技术的进步满足新的要求。

  2018年11月,国际计量大会预期将通过关于SI的一项最重大变革,即SI将基于一套与物理定律一一关联的定义。这一朝着以自然法则定义SI的历史性转变,将消除SI与基于实物原器的定义之间的最后关联。遵循这一修订,千克(kg)将不再如1889年第一届国际计量大会批准的那样与国际千克原器相关联,而是要直接与普朗克常数的精确值相关联。

  200多年来,计量界对“米制”的共同宏志是为这个全球测量的一致基础提供普遍可及性。而今年11月有望通过的SI新定义将使我们朝着这一目标又迈进一步。新定义是基于对新型测量方法研究的结果,这些方法以量子现象为基础复现最基础的标准。一直以来,我们花了大量精力去确保变革实施后的新定义能与当前的定义兼容。这些变化只在具有最高精度要求的用户那里才会显现。

  在为现有用户提供必要程度的连续性的同时,这些变化具有能够容纳未来测量方法的改进从而满足未来用户需求的优点,因为这些变化是牢牢基于物理定律的。新定义将运用“自然法则创建测量规则”,将原子和量子尺度的测量与宏观层面的测量关联起来。

  随着科技的进步,人们对支撑新产品与新服务的测量的需求会不断增长。计量学是科学的一个动态分支,国际计量局和大计量界所采取的推动SI在2018年实现进步的措施将会支撑这些需求,并在多年以后仍然满足这些需求。

  2018年世界计量日致辞

  国际单位制(SI)量子化演进

  国际法制计量局(BIML)局长史蒂芬·帕托雷

  2018年世界计量日选定的主题是国际单位制(SI)量子化演进。这一演进是众多精诚奉献的计量学家为重新定义SI基本单位确定最佳方法、历时多年工作的结晶。此次SI单位的重新定义不会对法制计量产生直接影响,因为用户能够通过与目前相同的途径溯源到重新定义后的SI上。然而,它确实意味着我们定义某些测量单位的方式,以及在某些情况下最终建立溯源性的方式,会发生变化。

  修订后的SI将完全基于自然常数。虽然这看起来可能是一个很大的变化,但事实上,在不远的过去它已经发生过好几次,如秒(1967年)和米(1983年)分别是从基于地球的运动和大小演变到基于原子和电磁常数来重新定义的。

  上述改变的重要性在于,我们大多数人在学校学过,并且至今几乎铁板钉钉的某些概念,现在可能会改变。在巴黎近郊一个用三把锁才能打开的地下室中保存的铂铱(Pt-Ir)合金的千克原器,在工作了137年后即将进入半退役状态。

  当然,这将标志着一个时代的结束。SI始于与人为认定标准关联的米千克秒制(MKS)。这种标准基于当时人们认定的自然界不变量,如地球的自转与大小,以及由一定量的水导出的一个重量(之后被统一确定为一个特定的铂铱合金)。随着时间的推移,更加先进的测量方法证明这些不变量实际上并非像之前认定的那般恒定。这一事实与能够更加准确实现单位定义的测量技术的进步一道,构成单位制演变的主要原因。现在最后一个原始标准将被基于基本自然常数的定义所取代。

  千克原器“Le Grand K”只是最著名的SI原器,其实改变也会发生在其他单位上。开尔文将不再取决于水的属性,安培将不再基于一个难以实现的定义,而摩尔将变成一个更实际的定义。此外,千克、安培、开尔文和摩尔的重新定义将不会对秒、米和坎德拉的定义产生影响。

  如前所述,我们预计SI的重新定义不会对法制计量产生影响,但对于我们这些多年从事单位制工作的人来说,这仍然是思想和方法上的重大变化。

  我们请您花几分钟时间查看国际计量局(BIPM)网站上提供的与此主题相关的诸多文档。我们也希望诸位今年再次和我们一起共同庆祝世界计量日,并期待再次体现计量在我们日常生活中的重要性。

关键词:世界计量日,计量责任编辑:段涛