國際單位制量子化時代來臨,中國著手制定15年計量新規(guī)劃

明年5月20日,國際單位制(SI)將以量子等自然界基本常數(shù)為基礎重新定義。這對科學研究以及經(jīng)濟發(fā)展有何影響?

12月11日,國家市場監(jiān)管總局計量司司長謝軍在發(fā)布會上說,重新定義的國際單位制,將對先進制造、醫(yī)學、新能源等新興產(chǎn)業(yè)帶來深刻的影響,但并不會影響我們的日常生活,“超市中的電子秤和油站的加油泵該怎么用還怎么用”。

他說,明年5月20日中國將開始使用新修訂后的國際單位制,為抓住此次變革帶來的歷史性機遇,我國將強化計量量子化戰(zhàn)略研究,并制定量子化時代的中國計量發(fā)展新規(guī)劃(2020年-2035年)。

11月16日,第26屆國際計量大會(CGPM)在法國巴黎召開,中國等53個成員國集體表決,全票通過了關于“修訂國際單位制”的1號決議。根據(jù)決議,質量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”、物質的量單位“摩爾”等4個SI基本單位的定義將由常數(shù)定義,于明年5月20日生效。

加之此前對時間單位“秒”、長度單位“米”和發(fā)光強度單位“坎德拉”的重新定義,至此,國際計量單位制的7個基本單位全部實現(xiàn)由常數(shù)定義。這是改變國際單位制采用實物計量的歷史性變革。

“此次變革從表面來看,大家可能感覺不到變化,就如同我們給房子換了一個更加堅固的地基,并不太會直接影響我們生活起居,但它實際上已經(jīng)發(fā)生了‘脫胎換骨’的變化。從專業(yè)角度觀察,SI的重新定義,將改變國際計量體系和現(xiàn)有計量格局。” 謝軍說。

謝軍介紹,1號決議實施后,可通過嵌入芯片級量子計量基準,將能把最高測量精度直接賦予制造設備并保持長期穩(wěn)定,從而實現(xiàn)對產(chǎn)品制造全過程的更準確穩(wěn)定地感知和最佳控制,有力支撐流程再造、節(jié)能減排和質量提升等。這將為當前世界范圍內正在進行的新一輪以信息技術、大數(shù)據(jù)和人工智能為特征的科技革命,插上飛翔的“翅膀”。

他解釋,重新定義將催生新的測量原理、測量方法和測量儀器。集多參量、高精度為一體的芯片級綜合測量,不受環(huán)境干擾無需校準的實時測量,眾多物理量、化學量和生物量的極限測量等將成為可能,測量儀器儀表形態(tài)將全面創(chuàng)新。這將為我國實施“科技強國”戰(zhàn)略,走向工業(yè)制造強國,帶來重要機遇,也將迎來重大挑戰(zhàn)。

另外,重新定義和量子測量技術發(fā)展將使得計量基準可隨時隨地復現(xiàn)。通俗地說,就是我們在生產(chǎn)生活中都將能夠直接應用最準的“標尺”。無處不在的精準測量,將直接促進市場公平交易、實現(xiàn)精準醫(yī)療、改善環(huán)保節(jié)能等等,將進一步促進社會誠信建設、降低社會管理成本,將惠及人類生產(chǎn)生活的方方面面,實現(xiàn)社會的全面進步。

不過對于大多數(shù)普通民眾來說,日常生活不會有太大變化。無論是實驗室中的全血細胞計數(shù)還是工業(yè)大尺寸坐標測量機,新定義不會讓它們顯示不一樣的數(shù)值。對單位制修訂最重要的要求就是這一修訂過程要平緩過渡,不能對任何測量服務造成影響和中斷。

唯一跟人們生活相關就是教科書。這次國際單位制變革是是顛覆性的,需要重構物理、化學相關科學知識體系,及時修訂物理、化學教科書和科普讀物,確保準確無誤的最新科學知識傳輸?shù)秸n堂。

他舉例說,以前學生很容易回答“什么是千克”這個問題,但根據(jù)新的國際單位制定義,這個問題估計只有最優(yōu)秀的物理尖子生才能勇敢地把手舉起來回答。新的國際單位制比原有單位制體系要更加抽象?!拔覀兓旧峡梢圆捎靡粋€新的坐標系來闡述整個世界。這不僅對每個學生是一個挑戰(zhàn),更是對每個老師教學方法的挑戰(zhàn)”。