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2018年世界计量日主题:
“进”无止境——国际单位制(SI)的量子化演进


国际法制计量局(BIML)局长史蒂芬•帕托雷致辞

2018年世界计量日选定的主题是国际单位制(SI)的量子化演进。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(1967/68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。


国际计量局(BIPM)局长马丁•米尔顿致辞

利用自然法则创建测量规则。

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。

THE END

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