國際單位制量子化時代來臨,中國著手制定15年計量新規劃

2020-11-29 第一財經

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

12月11日,國家市場監管總局計量司司長謝軍在發布會上說,重新定義的國際單位制,將對先進位造、醫學、新能源等新興產業帶來深刻的影響,但並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麼用還怎麼用」。

他說,明年5月20日中國將開始使用新修訂後的國際單位制,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略研究,並制定量子化時代的中國計量發展新規劃(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,全票通過了關於「修訂國際單位制」的1號決議。根據決議,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定義,於明年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由常數定義。這是改變國際單位制採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,並不太會直接影響我們生活起居,但它實際上已經發生了『脫胎換骨』的變化。從專業角度觀察,SI的重新定義,將改變國際計量體系和現有計量格局。」 謝軍說。

謝軍介紹,1號決議實施後,可通過嵌入晶片級量子計量基準,將能把最高測量精度直接賦予製造設備並保持長期穩定,從而實現對產品製造全過程的更準確穩定地感知和最佳控制,有力支撐流程再造、節能減排和質量提升等。這將為當前世界範圍內正在進行的新一輪以信息技術、大數據和人工智慧為特徵的科技革命,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、高精度為一體的晶片級綜合測量,不受環境幹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,測量儀器儀表形態將全面創新。這將為我國實施「科技強國」戰略,走向工業製造強國,帶來重要機遇,也將迎來重大挑戰。

另外,重新定義和量子測量技術發展將使得計量基準可隨時隨地復現。通俗地說,就是我們在生產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、實現精準醫療、改善環保節能等等,將進一步促進社會誠信建設、降低社會管理成本,將惠及人類生產生活的方方面面,實現社會的全面進步。

不過對於大多數普通民眾來說,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還是工業大尺寸坐標測量機,新定義不會讓它們顯示不一樣的數值。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到課堂。

他舉例說,以前學生很容易回答「什麼是千克」這個問題,但根據新的國際單位制定義,這個問題估計只有最優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。「我們基本上可以採用一個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,更是對每個老師教學方法的挑戰」。

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