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

　　計量是永恒的主題，源遠(yuǎn)流長、歷久彌新。計量單位制是測量體系的基石，1875年“米制公約”的簽署，公認(rèn)“米制”為國際通用的計量單位制，并確立以實物基準(zhǔn)向各國傳遞量值的基本計量制度。國際計量單位制逐步建立（SI），為其后100多年世界各國測量量值的溯源和準(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量保障。隨著量子理論和技術(shù)的發(fā)展，國際單位制將基于物理定律，消除SI與基于實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年第一屆國際計量大會批準(zhǔn)的那樣與國際千克原器相關(guān)聯(lián)，而是要直接與普朗克常數(shù)的精確值相關(guān)聯(lián)。

　　我們今天的計量科普主題與“‘米’的定義”有關(guān)。

　　古典小說《鏡花緣》中有這么一段：一日兩仙人來到某島上游歷，見到島上的稻子長得非常茂盛，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。也許就有了一米等于三尺的說法。

　　1791年，法國科學(xué)院決定采用通過巴黎的地球子午線的四分之一的千萬分之一為長度單位，選取古希臘文中“metron”一詞作為這個單位的名稱，后來演變?yōu)椤癿eter”，中文譯成“米突”或“米”。

　　從1792年開始，法國天文學(xué)家用了7年時間，測量通過巴黎的地球子午線，并根據(jù)測量結(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個國家的代表在巴黎簽署“米制公約”，公認(rèn)米制為國際通用的計量單位。然而實際上米原器給出的長度并不一定正好是1米，由于刻線工藝和測量方法等方面的原因，在復(fù)現(xiàn)量值時總難免有一定誤差。

　　光譜學(xué)的研究表明，可見光的波長是一些很精確又很穩(wěn)定的長度，有可能當(dāng)作長度的基準(zhǔn)。19世紀(jì)末，在實驗中找到了自然鎘(Cd）的紅色譜線，具有非常好的清晰度和復(fù)現(xiàn)性，1927年國際協(xié)議決定用這條譜線作為光譜學(xué)的長度標(biāo)準(zhǔn)，人們第一次找到了可用來定義米的非實物標(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，可以使長度測量得更為準(zhǔn)確。只要確定某一時間間隔，就可從光速與這一時間間隔的乘積定義長度的單位。

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

北斗衛(wèi)星會告訴我哪里是“北”

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

　　在2009年5月20日，全球共同見證國際單位制重新定義的“國際決議”正式生效實施，它向全世界宣示：國際單位制已完成自身量子化變革，計量實物原器正式退出歷史舞臺，計量單位都由自然界恒定不變的“常數(shù)”進(jìn)行定義，人類將開啟任意時刻、任意地點、任意主體根據(jù)定義復(fù)現(xiàn)計量單位量值的大門。計量量子化變革，使精準(zhǔn)的極限測量成為可能，成為人類探索微觀世界和認(rèn)知宇宙的重要推動力。通過嵌入芯片級量子計量基準(zhǔn)，把最高測量精度直接賦予制造設(shè)備，并能長期保持穩(wěn)定，實現(xiàn)對產(chǎn)品制造全過程的更準(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、測洋流、授經(jīng)驗，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)航精度才越來越高。

　　我國自主研發(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、俄羅斯以外第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。截至2022年7月31日，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擁有的在軌運行服務(wù)衛(wèi)星共45顆，已經(jīng)在全球超120個國家和地區(qū)得到應(yīng)用，可向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航、測速、通信和授時服務(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)確度的時間頻率計量標(biāo)準(zhǔn)，即“原子鐘”。這種原子鐘能產(chǎn)生并提供衛(wèi)星信號，從空間發(fā)射到地面接收經(jīng)歷的時間，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，從而實現(xiàn)對目標(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)確度時間頻率計量標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行授時校準(zhǔn)，使原子鐘的時間頻率始終保持準(zhǔn)確。我國已經(jīng)建立的銫原子時間頻率計量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度已達(dá)到2×10-15，并在國際上首次實驗實現(xiàn)噴泉鐘駕馭氫鐘產(chǎn)生地方原子時，標(biāo)志著中國時間頻率基準(zhǔn)的研究水平跨入了國際先進(jìn)行列。2014年，我國的NIM5銫原子鐘成為國際計量局認(rèn)可的基準(zhǔn)鐘之一，參與到國際標(biāo)準(zhǔn)時間的修正。

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