作者:宋检 时间:2022-11-08 来源:互联网
我国对于计量工作一直非常重视。两千多年前秦始皇并兼六国以后,就进行了统一度量衡的工作。之后历代也均有管理度量衡的政府部门和相应的措施。近百年来,由于现代工业未得到及时发展, 计量工作日见落后。新中国成立以后,情况明显改观。特别是改革开放以来,为适应科研和工业的飞速发展, 计量工作正在日益赶上国际发展的步伐。
国外的计量工作也经历了几个发展阶段。在工业革命以前,计量工作主要是适应农业生产和贸易的需要,对计量准确度的要求不高,各国的计量基标准比较零乱。
17世纪工业革命以后,生产向大规模发展, 许多零件的生产地点与装配地点分离, 要求零件有更好的一致性和互换性, 农业社会发展起来的计量体系严重滞后。从19世纪中叶开始一种全新的计量体系应运而生, 而且得到了各国的响应。1875年,米制公约正式诞生。参加该公约的国家共同发展一种新的计量体系,即“国际单位制(SI)”。其中规定了用地球的子午线长度来导出长度单位, 即一米等于地球子午线的四千万分之一, 地球自转一周的1/86400为一秒。质量单位一千克等于摄氏四度时一立方分米水的质量。这些规定的特点是用自然界的事物和现象来定义计量单位, 减少了人为因素。为了便于量值的复现和比对又做了一些实物量具来复现计量单位。实践证明这种做法行之有效,各国的长度和质量标准的准确度得到大幅提高。长度单位的准确度达到10-7 量级, 质量单位的准确度达到10-9 量级, 支持了各国科研和工业发展的需要。
随着时代的进步, 科研和工业发展对计量单位准确度的需求越来越高,上述实物基准的缺点逐步暴露。实物基准用了当时工业界所能提供的*好的材料及工艺制成,以保证其稳定性。但也正因为实物基准是一种实物,总会有一些不可避免的物理或化学的因素使其量值不断产生微小的变化。这已经不能适应现代科学的精密需要。同时,*高基准只有一个,安全性也是一个问题。万一出现某种事故,其保存的量值就会中断,难以再次准确复现。另一方面,各国的国家标准都要送到巴黎比对,回国后再向地方标准传递量值,整个量值传递的体系十分繁复,对于现代科研和工业也不适应。针对这些问题从20世纪下半叶开始,各国都在努力研制新型量子计量基准。
量子计量基准基于量子物理学中阐明的微观粒子的运动规律,特别是微观粒子的态和能级的概念。用量子现象复现量值的计量基准统称为量子计量基准。其有着下述明显优点:
(1)量子计量基准利用了现代量子物理的成就,准确度一般比实物计量基准高几个数量级。
(2)量子计量基准是一种物理实验装置,可以多处建立,不存在一旦损坏不能准确复现的问题。
(3)按照相同原理建立的量子计量基准所复现的量值也相同,避免了计量基准的量值多次逐级传递而造成的问题。
因此,量子计量基准一出现就得到了广泛的关注,发展迅速。在具体应用方面,效果也很明显。
针对这种情况,国际计量委员会已明确号召各国的计量科学家用各种各样的方案来攻克量子质量基准这一难关。2005年10月,国际计量委员会作出如下决议:
1.原则上批准关于准备用基本物理常数重新定义基本单位的建议。
2.请有关各方面在2007年6月前向国际计量委员会提交准备用基本物理常数重新定义SI基本单位的具体建议。
3.密切关注有关新定义的实验结果,特别是那些用不同新方法进行的实验。
4.建议各国家计量实验室进行与新定义有关的基本物理常数的测量工作以及有关实物基准的稳定性考查工作,为新定义的实施作准备。
此项决议说明,用固定基本物理常数数值重新定义基本单位的建议已得到国际上的认同。
除了在量子计量基准方面的努力,进入21世纪以来,计量工作在环境保护、生命科学服务方面也迈出了巨大的步伐。
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