2019年5月20日，第20個“世界計量日”，新國際單位制體系將在這天正式生效。至此，國際單位制全面進(jìn)入量子時代。
　　國際單位制（SI）是從“米制”發(fā)展起來的國際通用的測量語言，是人類描述和定義世間萬物的標(biāo)尺。“時間單位‘秒’、長度單位‘米’、質(zhì)量單位‘千克’、電流單位‘安培”、溫度單位‘開爾文’、物質(zhì)的量單位‘摩爾’和發(fā)光強(qiáng)度單位‘坎德拉’，這7個單位是SI的基本單位，由它們可以組合導(dǎo)出國際單位制規(guī)定的其他單位，如力的單位‘牛頓’，頻率的單位‘赫茲’等。”中國計量科學(xué)研究院（以下簡稱“中國計量院”）相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說。
　　“2018年11月16日，看似平淡的一天，計量史上發(fā)生了一件大事。國際單位制中的‘千克’‘開爾文’‘安培’‘摩爾’的定義被改變了。”中國計量院院長方向說。他作為中國代表團(tuán)成員參加了在巴黎舉辦的第26屆國際計量大會。這次大會通過了“修訂國際單位制”的決議。
　　以實物為基準(zhǔn)向各國傳遞量值，已經(jīng)越來越不適應(yīng)精確測量的要求，科學(xué)家們一直在努力尋求用一種全球一致的“自然常數(shù)”取代實物基準(zhǔn)。在全球計量學(xué)家的不懈努力下，國際單位制7個基本單位中的實物基準(zhǔn)，逐步被以量子物理為基礎(chǔ)的自然基準(zhǔn)所取代，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性得到了大幅度的提高。
　　在1967年召開的第13屆國際計量大會上，科學(xué)家用銫原子的基態(tài)能級躍遷重新定義了“秒”，標(biāo)志著“秒”進(jìn)入量子化時代。這種重新定義“秒”的銫原子鐘，既沒有指針，也沒有齒輪，只有激光束、光學(xué)鏡組和銫原子氣。
　　在“秒”完成了量子化定義后，第二個被重新定義的基本單位是“米”。1983年，第17屆國際計量大會上引入了光速常數(shù)，并利用了已經(jīng)完成量子化定義的“秒”，重新定義了“米”。
　　“時間和長度的基本單位完成了量子化定義，極大地提高了測量精度，擴(kuò)大了測量范圍。”方向說。他表示，隨著計量科學(xué)的不斷發(fā)展，高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航定位，電子芯片和納米材料，都已融入我們的生活。
　　100多年以來，“1千克”這一質(zhì)量單位是由一個直徑和高度同為39毫米的鉑銥合金圓柱體定義的，它叫做“國際千克原器”，外號為“大K”。但經(jīng)不住歲月的侵蝕，這件原器可能質(zhì)量發(fā)生了漂移，早已不再是最初的“1千克”了，已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代精密測量的要求。科學(xué)家們讓國際千克原器“大K”卸任，以量子力學(xué)中用于計算光子能量的普朗克常數(shù)作為新標(biāo)準(zhǔn)重新定義“千克”。
　　在溫度單位“開爾文”的重新定義過程中，準(zhǔn)確測量玻爾茲曼常數(shù)是成功的前提。中國計量院“溫度單位重大變革關(guān)鍵技術(shù)研究”項目團(tuán)隊經(jīng)過多年努力，得到了全球最好的測量值，為這一革命性的創(chuàng)新活動作出了巨大貢獻(xiàn)，系列成果獲得了2018年國家科技進(jìn)步一等獎。
　　與國際單位制有關(guān)的基礎(chǔ)前沿研究一直是中國計量院科研工作中的一個重點(diǎn)。在安培、摩爾、坎德拉的量子化變革中，他們也作出了中國貢獻(xiàn)。
　　隨著人類認(rèn)識自然能力的提高，計量科學(xué)還將繼續(xù)向前不斷探索。計量工作者的目標(biāo)是什么呢？“讓不確定度越來越小，由0.1變成0.01、0.001……離追求目標(biāo)越來越近，但永遠(yuǎn)達(dá)不到終點(diǎn)，沒有止境，驅(qū)使你永遠(yuǎn)往前去走，這也是計量科學(xué)的魅力。”方向說。栗世民 文并攝