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　　2023年5月20日，我們將迎來(lái)第24個(gè)“世界計(jì)量日”，現(xiàn)在我們回溯2018年世界計(jì)量日主題——“國(guó)際單位制（SI）- 量子化演進(jìn)”。

　　計(jì)量是永恒的主題，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)、歷久彌新。計(jì)量單位制是測(cè)量體系的基石，1875年“米制公約”的簽署，公認(rèn)“米制”為國(guó)際通用的計(jì)量單位制，并確立以實(shí)物基準(zhǔn)向各國(guó)傳遞量值的基本計(jì)量制度。國(guó)際計(jì)量單位制逐步建立（SI），為其后100多年世界各國(guó)測(cè)量量值的溯源和準(zhǔn)確一致、科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)一體化提供了可靠的計(jì)量保障。隨著量子理論和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際單位制將基于物理定律，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)。

　　我們今天的計(jì)量科普主題與“‘米’的定義”有關(guān)。

　　古典小說(shuō)《鏡花緣》中有這么一段：一日兩仙人來(lái)到某島上游歷，見到島上的稻子長(zhǎng)得非常茂盛，于是順手摘下一顆，用隨身攜帶的尺一量，一粒米居然有三尺長(zhǎng)。也許就有了一米等于三尺的說(shuō)法。

　　1791年，法國(guó)科學(xué)院決定采用通過(guò)巴黎的地球子午線的四分之一的千萬(wàn)分之一為長(zhǎng)度單位，選取古希臘文中“metron”一詞作為這個(gè)單位的名稱，后來(lái)演變?yōu)椤癿eter”，中文譯成“米突”或“米”。

　　從1792年開始，法國(guó)天文學(xué)家用了7年時(shí)間，測(cè)量通過(guò)巴黎的地球子午線，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果制成了米的鉑質(zhì)原器，這支米原器一直保存在巴黎檔案局里。

　　1875年5月20日，法、俄、德等17個(gè)國(guó)家的代表在巴黎簽署“米制公約”，公認(rèn)米制為國(guó)際通用的計(jì)量單位。然而實(shí)際上米原器給出的長(zhǎng)度并不一定正好是1米，由于刻線工藝和測(cè)量方法等方面的原因，在復(fù)現(xiàn)量值時(shí)總難免有一定誤差。

　　光譜學(xué)的研究表明，可見光的波長(zhǎng)是一些很精確又很穩(wěn)定的長(zhǎng)度，有可能當(dāng)作長(zhǎng)度的基準(zhǔn)。19世紀(jì)末，在實(shí)驗(yàn)中找到了自然鎘(Cd）的紅色譜線，具有非常好的清晰度和復(fù)現(xiàn)性，1927年國(guó)際協(xié)議決定用這條譜線作為光譜學(xué)的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，人們第一次找到了可用來(lái)定義米的非實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)。

　　20世紀(jì)60年代以后，由于激光的出現(xiàn)，人們又找到了一種更為優(yōu)越的光源，可以使長(zhǎng)度測(cè)量得更為準(zhǔn)確。只要確定某一時(shí)間間隔，就可從光速與這一時(shí)間間隔的乘積定義長(zhǎng)度的單位。

　　1983年10月第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)了米的新定義：“米是光在真空中1／299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路程的長(zhǎng)度”。從此光速c成了一個(gè)精確數(shù)值。把長(zhǎng)度單位統(tǒng)一到時(shí)間上，就可以利用高度精確的時(shí)間計(jì)量，大大提高長(zhǎng)度計(jì)量的精確度。

北斗衛(wèi)星會(huì)告訴我哪里是“北”

　　2023年5月20日，我們將迎來(lái)第24個(gè)“世界計(jì)量日”，現(xiàn)在我們回溯2019年世界計(jì)量日主題——“國(guó)際單位制（SI）- 根本性飛躍”。

　　在2009年5月20日，全球共同見證國(guó)際單位制重新定義的“國(guó)際決議”正式生效實(shí)施，它向全世界宣示：國(guó)際單位制已完成自身量子化變革，計(jì)量實(shí)物原器正式退出歷史舞臺(tái)，計(jì)量單位都由自然界恒定不變的“常數(shù)”進(jìn)行定義，人類將開啟任意時(shí)刻、任意地點(diǎn)、任意主體根據(jù)定義復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位量值的大門。計(jì)量量子化變革，使精準(zhǔn)的極限測(cè)量成為可能，成為人類探索微觀世界和認(rèn)知宇宙的重要推動(dòng)力。通過(guò)嵌入芯片級(jí)量子計(jì)量基準(zhǔn)，把最高測(cè)量精度直接賦予制造設(shè)備，并能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品制造全過(guò)程的更準(zhǔn)確穩(wěn)定地感知和最佳控制，這是突破共性關(guān)鍵技術(shù)與工程化、產(chǎn)業(yè)化的“卡脖子”問(wèn)題的重要支撐，為新一輪的科技革命、產(chǎn)業(yè)變革插上飛翔的“翅膀”

　　我們今天的計(jì)量科普主題與“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航”有關(guān)。

　　在古代的海上絲綢之路上，航海的探索者們依靠觀天象、測(cè)洋流、授經(jīng)驗(yàn)，在蒼茫的海上前行。今天，大家出遠(yuǎn)門喜歡依靠導(dǎo)航，正是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的迅速發(fā)展，我們的導(dǎo)航精度才越來(lái)越高。

　　我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)已進(jìn)入應(yīng)用階段，成為自美國(guó)、俄羅斯以外第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。截至2022年7月31日，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擁有的在軌運(yùn)行服務(wù)衛(wèi)星共45顆，已經(jīng)在全球超120個(gè)國(guó)家和地區(qū)得到應(yīng)用，可向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航、測(cè)速、通信和授時(shí)服務(wù)。

　　衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由空間、地面監(jiān)控以及終端接收裝置三個(gè)部分組成，其核心是空間部分。在空間衛(wèi)星上搭載了一種高準(zhǔn)確度的時(shí)間頻率計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，即“原子鐘”。這種原子鐘能產(chǎn)生并提供衛(wèi)星信號(hào)，從空間發(fā)射到地面接收經(jīng)歷的時(shí)間，結(jié)合衛(wèi)星的已知位置，能確定地球上某一目標(biāo)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位和導(dǎo)航?？臻g衛(wèi)星上搭載的原子鐘，是由地面建立的高準(zhǔn)確度時(shí)間頻率計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行授時(shí)校準(zhǔn)，使原子鐘的時(shí)間頻率始終保持準(zhǔn)確。我國(guó)已經(jīng)建立的銫原子時(shí)間頻率計(jì)量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度已達(dá)到2×10-15，并在國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)噴泉鐘駕馭氫鐘產(chǎn)生地方原子時(shí)，標(biāo)志著中國(guó)時(shí)間頻率基準(zhǔn)的研究水平跨入了國(guó)際先進(jìn)行列。2014年，我國(guó)的NIM5銫原子鐘成為國(guó)際計(jì)量局認(rèn)可的基準(zhǔn)鐘之一，參與到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的修正。

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