計量標準迎來新紀元

第26屆國際計量大會通過了關于“修訂國際單位制”的決議。根據決議，國際單位制基本單位中的千克、安培、開爾文、摩爾分別改由普朗克常數、基本電荷常數、玻爾茲曼常數、阿佛加德羅常數定義。決議將于下一個國際計量日即2019年5月20日正式生效。

盡管這些單位的大小不會發生變化——1千克還是原來的1千克，但修訂后的4個單位將與秒、米和坎德拉一起，共同提高國際單位制的整體穩定性和實用性。

實物原器將退出歷史舞臺

國際測量界一直致力于建立一個“全球通用”的測量系統，用實物作為測量基準雖是可行的方式，但也是測量界想要盡早摒棄的方式。

值得注意的是，這次修改重寫了“大K”的命運（“1千克”這一質量單位由一個直徑和高度均約為39mm的鉑銥合金圓柱體定義，即“國際千克原器”，外號“大 K”）?！按?K”原器保存在巴黎西郊一間地下儲藏室內。

法國塞夫勒的國際度量衡局（BIPM）每隔40年左右就會把“大K”取出來，在世界各地校準重量。但其質量受空氣污染和氧化等因素影響出現了細微變化，已難以適應現代精密測量的要求。因此科學界一直想用一種基于物理常數的定義將其取代。

從2019年國際計量日開始，“大K”將繼續以原有狀態被保存在法國塞夫勒的布勒特伊宮地下保險箱內，為新定義相關研究和國際比對發揮“余熱”，但它不再出現于任何物理公式中。

“用基本物理常數普朗克常數重新定義千克后，質量基本單位更加穩定，量值傳遞更加可靠，我們不必再考慮‘大K’質量是否發生變化，更不必擔心因‘大K’丟失、損壞而可能給全球質量量值統一帶來的毀滅性災難?！敝袊嬃吭簭氖沦|量新定義研究的研究員李正坤介紹。

在新定義生效前后，計量單位的大小不會發生顯著變化，也就是說，1千克還是原來的1千克，測量結果在很高的準確度水平上仍然是一致的。那么，這次修訂又有什么意義？

“這好比給房子換了一個更堅固的地基，雖從表面上看不出任何變化，但它可能已經發生了實質性的轉變——使房子變得更牢固了?！盉IPM局長馬丁·米爾頓說。

中國對國際單位制修訂的貢獻

早在20世紀中葉，隨著量子技術的發展，人類對各種物理量的測量準確度得到了極大的提高，時間、長度的國際單位先后經歷了修訂。2005年，國際計量委員會起草了關于采用基本物理常數重新定義部分國際單位制基本單位的框架草案，建議采用普朗克常數定義千克等，并鼓勵有能力的國家級實驗室開展相關研究工作。

截至目前，中國計量科學研究院已在玻爾茲曼常數、普朗克常數和阿佛加德羅常數等物理常數測量以及量子基準的建立方面取得了一系列突破，他們還利用聲學法和噪聲法兩種方法測得玻爾茲曼常數，為國際單位制溫度基本單位開爾文的修訂做出了重要貢獻。

BIPM官方聲明顯示，該局將在千克重新定義以后繼續開展關于千克復現基準方法的國際比對，并得出千克的國際“共識值”。建有相關復現裝置的國家計量院必須在“共識值”的基礎上依據新定義進行量值傳遞，直到其獨立復現的不確定度達到與“共識值”相當的水平。

中國計量院已獨立建立了基于新定義的千克復現裝置，并成功研制了真空質量測量和質量標準傳遞裝置，以保障未來我國質量量值與國際等效一致。

國際單位制是全球一致認可的測量體系，包括7個基本單位，分別是長度單位“米”、質量單位“千克”、時間單位“秒”、電流強度單位“安培”、熱力學溫度單位“開爾文”、物質的量單位“摩爾”和發光強度單位“坎德拉”。（據中國科學報）

電視遙控器的誕生源自一個簡單的原因——有人覺得電視廣告影響觀看，想讓廣告靜音。

在20世紀50年代的美國，Zenith電子公司的總裁尤金·F·麥克唐納給公司的工程師帶來了一個難題：他沒法耐著性子看完廣告，他想要一種可以讓廣告靜音或跳到另一個頻道的設備。就這樣，遙控器誕生了。

Zenith電子公司生產的這一顛覆式的設備被稱為Flashmatic，由工程師尤金·波利設計并發布于1955年。當時，美國人癡迷于太空和現代設計風格，所以Flashmatic看起來像是閃電俠用來對抗外太空威脅的工具。

在這之前，也有一些設備可以用來切換電視頻道，但它們需通過電線與電視連接。其中最著名的是Zenith電子公司推出的Lazy-Bones。它允許用戶打開或關閉電視以及更換頻道，但無法讓討厭的商業廣告靜音。

Flashmatic沒有和電視連接，它帶有定向光源，并在電視屏幕的每個角落都裝有傳感器。通過按遙控器上的按鈕，觀眾可以把聲音調成靜音，向左或向右切換頻道。

然而，Flashmatic存在一個大問題。屏幕角落的四個傳感器不僅對遙控器發出的光線敏感，對陽光也很敏感，所以陽光也能打開電視或切換頻道。

Flashmatic的問題促使Zenith電子公司開始重新設計。這次則由電氣工程師和物理學家羅伯特·阿德勒負責設計。阿德勒摒棄了Flashmatic的光線切換技術，想出了一種讓遙控器與電視“交談”的新方法——使用聲音。

新設計的遙控器被稱為“太空司令部”，是一種超聲波遙控器，利用小錘敲擊遙控器內部的鋁條，使它們按特定頻率響起，進而打開或關閉電視、改變頻道、讓電視靜音或取消靜音。

“太空司令部”看起來像電視劇《星際迷航》中的道具，只有四個凸起的按鈕，不像現在的遙控器，細長的矩形面板上擠滿了數十個按鈕。這款產品開辟了超聲波遙控器的時代，該技術在20世紀80年代得到了廣泛的應用。

后來的電視遙控器不斷發生演變，功能越來越多，需求越來越大，這使設計人員不得不尋找其他遙控電視機的方法，如現在普遍使用的利用紅外線技術進行遙控的遙控器。