應對國際單位制變革,教科書裡的「千克」將被重新定義

2020-12-06 光明網

  原標題:應對國際單位制變革,我國將加強計量量子化研究並修改教科書

  根據第26屆國際計量大會通過的決議,千克等計量單位將不再與實物關聯,全部通過量子等常數來定義,並於2019年5月20日生效。如何應對國際單位制改革?12月11日,記者從市場監管總局召開的國際單位制重大變革新聞發布會上獲悉,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)。同時,該局正與教育部協商修改教科書,確保將準確無誤的最新科學知識傳輸到課堂。

  作為國際通用測量語言的國際單位制,幾乎是世界上所有國家的法定單位制。今年11月16日,第26屆國際計量大會全票通過了關於「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個基本單位的定義將由常數定義,並於明年的世界計量日——5月20日正式生效。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。

  據了解,「秒」是第一個實現由常數定義的單位。1967年,秒被重新定義為銫-133原子基態的兩個超精細能級間躍遷相對應輻射的9192631770個周期持續的時間。1983年,「米」被重新定義為光在真空中1/299792458秒所走的距離。千克是最後一個實現常數定義的單位,它將由量子力學裡計算光子能量的普朗克常數來定義。中國計量科學研究院院長方向解釋,物理定律是放之宇宙而皆準的,用自然界恆定不變的「常數」替代實物基準來重新定義國際單位制,保障了其長期穩定性,不受時空和人為因素的限制。

  市場監管總局計量司司長謝軍指出,重新定義後的國際單位制將實現量值傳遞溯源鏈路扁平化,使量值溯源鏈條更短、速度更快、測量結果更準更穩。比如,可通過嵌入晶片級量子計量基準,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」。

  「從表面來看,大家可能感覺不到發生的變化,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,但實際上已經『脫胎換骨』。」謝軍說,國際單位制新定義生效後,對於大多數科研人員以及產業發展、人們日常生產生活來說,不會直接造成大的改變。但從專業角度觀察,將改變國際計量體系和現有計量格局。

  謝軍表示,我國將努力抓住和用好變革帶來的歷史性機遇,從國家戰略的高度出發,統籌規劃、整體布局,加強面向國家戰略需求的計量基礎研究、前沿性研究,加速推進國家計量基標準質量提升工程,研製以量子傳感為基礎的量子計量標準,重塑量傳溯源體系,改革計量管理模式。

  當然,對生活的改變也是有的,比如教科書的重新編寫和知識體系的更新。「這次國際單位制變革是顛覆性的,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。」方向說,此前學生們對千克的概念很容易理解,但根據新的國際單位制的定義,當學生再次被提問「什麼是千克」時,估計只有最優秀的物理尖子生才能回答這個問題。

  據透露,市場監管總局計量司正在和教育部協商修改我國中學教科書,對涉及國際單位制的知識內容進行更新,並確保明年9月份新生開學時能在新教材裡看到這些新知識。「學習新定義的國際單位制,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。」方向說。(光明日報融媒體記者陳海波)

[責編:張悅鑫]

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