國際單位制的持續(xù)演進

劉媛

2018年世界計量日的主題是“國際單位制的持續(xù)演進”。之所以選擇這個主題是因為國際計量大會（CGPM）有望于2018年11月通過對國際單位制（SI）自創(chuàng)建以來的最大變革的修訂提案。此次變革以新型測量方法的研究成果為基礎，以量子現(xiàn)象復現(xiàn)基礎的標準。屆時新的SI將建立在一系列基本物理定律上，并具有迎接測量科技深遠發(fā)展挑戰(zhàn)，以滿足未來人們更多需求的優(yōu)勢。

廣義而言，計量是測量的科學，在科學探索與創(chuàng)新、工業(yè)制造、全球貿易、民生改善和環(huán)境保護等領域發(fā)揮著核心作用。

為了紀念1875年5月20日17國代表在法國簽署《米制公約》，每年的5月20日被定為世界計量日?！睹字乒s》為全球在測量科學及其在工業(yè)、貿易應用中的合作建立了框架。 “實現(xiàn)測量的全球一致”始終是自1875年以來《米制公約》不變的宗旨。

世界計量日活動由國際計量局（BIPM）和國際法制計量組織（OIML）聯(lián)合發(fā)起，代表世界向所有工作在政府間計量組織、國家機構和組織的相關人員致以崇高敬意和節(jié)日問候。

來自國際計量局（BIPM）局長的致辭：利用自然法則創(chuàng)建測量規(guī)則

國際單位制（SI）是全世界所有測量應用公認的單位制。自近60年前首次被命名為SI以來，它便始終在盡力改進，以利用測量技術的進步滿足新的要求。

2018年11月，國際計量大會預期將通過關于SI的一項極其重大變革，即SI將基于一系列與物理定律一一關聯(lián)的定義。這一朝著以自然法則定義SI的歷史性轉變將解除SI與基于實物原器的定義之間的最后關聯(lián)。遵循此種修訂，千克（kg）將直接與普朗克常數的精確值相關聯(lián)，而不再如1889年第一屆國際計量大會批準的那樣與國際千克原器相關聯(lián)。

200多年來，計量界對“米制”的共同宏志是為全球測量的一致基礎提供普遍適用性。而2018年11月有望通過的SI新定義將使我們進一步接近這個目標。新定義是以新型測量方法研究成果為基礎，以量子現(xiàn)象復現(xiàn)基礎的標準。我們一直投入大量精力以確保變革后的新定義能與當前的定義相兼容。這些變化只在具有最高精度要求的用戶那里才會體現(xiàn)。

在為現(xiàn)有用戶提供持續(xù)適用等級的同時，這些變化具有能夠包容未來測量方法的改進從而滿足未來用戶需求的優(yōu)點，因為這些變化是牢牢基于物理定律的。新定義將運用“自然法則創(chuàng)建測量規(guī)則”，將原子和量子等級的測量與宏觀層面的測量關聯(lián)起來。

隨著科技的進步，人們對支撐新產品與新服務的測量的需求不斷增加。計量學是科學的一個動態(tài)分支，國際計量局和計量界同仁所采取的推動SI在2018年實現(xiàn)進步的措施將會支撐這些需求，并滿足長遠需求。

來自國際法制計量局（BIML）局長的致辭：國際單位制（SI）的持續(xù)演進

2018年世界計量日選定的主題是國際單位制（SI）的持續(xù)演進。這一演變是眾多精誠奉獻的計量學家為重新定義SI基本單位確定最佳方法、歷時多年工作的結晶。此次SI單位的重新定義不會對法制計量產生直接影響，因為用戶仍通過與目前相同的方式溯源到重新定義后的SI上。然而，它確實意味著我們定義某些測量單位的方式，以及在某些情況下建立溯源性的方式將會發(fā)生變化。

修訂后的SI將完全基于自然常數。雖然這看起來可能是一個很大的改變，但事實上，在不算遙遠的過去它已經出現(xiàn)過好幾次，如秒（1967/1968年）和米（1983年）分別是從基于地球的運動和大小演變到基于原子和電磁常數來重新定義的。

上述改變的重要性在于，我們大多數人在學校學過，并且至今幾乎是常識性的某些概念，如今可能會改變。在巴黎近郊一個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年后即將進入半退役狀態(tài)。

當然，這將標志著一個時代的結束。 SI始于與人為認定標準關聯(lián)的米千克秒制（MKS）。這種標準基于當時人們認定的自然界的恒量，如地球的自轉與大小，以及由一定量的水導出的一個重量（之后被統(tǒng)一確定為一個特定的鉑銥合金）。隨著時間的推移，更加先進的測量方法證明這些恒量實際上并非像之前認定的那般恒定。這一事實與能夠更加準確實現(xiàn)單位定義的測量技術的進步一道，構成了單位制演變的主要原因?，F(xiàn)在最后一個原始標準將被基于基本自然常數的定義所取代。

千克原器“Le Grand K”是最著名的SI原器，但其實改變也會發(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難以實現(xiàn)的定義，而摩爾將變成一個更實際的定義。此外，千克、安培、開爾文和摩爾的重新定義將不會對秒、米和坎德拉的定義產生影響。

如前所述，我們預計SI的重新定義不會對法制計量產生影響，但對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。

我們請您花幾分鐘時間查看國際計量局（BIPM）網站上提供的與此主題相關的諸多文章素材。我們也希望諸位今年再次和我們一起共同慶祝世界計量日，并期待再次體現(xiàn)計量在我們日常生活中的重要性。

（素材來源：國際計量局世界計量日網站）