中國消費者報報道(記者 任震宇)11月16日，第26屆國際計量大會(CGPM)經包括中國在內的各成員國表決，全票通過了關於“修訂國際單位制(SI)”的1號決議。根據決議，千克、安培、開爾文和摩爾等4個SI基本單位的定義將改由常數定義，於2019年5月20日起正式生效。
SI的修訂是科學進步的一座里程碑，是人類科技進步的結果，這背後，也有中國的貢獻。
修訂國際單位
國際單位制(SI)是全球一致認可的測量體系。其起源可以追溯至1875年——17國簽署《米制公約》並正式同意推行統一的國際測量體系。SI由7個基本單位以及許多導出單位組成。分別是：千克(質量)、米(長度)、秒(時間)、安培(電流)、開爾文(熱力學的溫度)、坎德拉(發光強度)和摩爾(物質的量)，SI單位可以表示任何領域的測量結果，如物體的物理尺寸、溫度和時間等。
無論是米還是秒，國際單位制必須確保所有日常使用的測量單位，在全球範圍內都是可比的、一致的。時間的測量相差零點幾秒鐘，也許不會影響烹調口感，但對於誰贏得了奧運會的百米短跑冠軍或高頻的股票市場交易卻是非常重要的。
此次SI的修訂，千克將用普朗克常數(h)定義，安培將用电子電荷(e)定義，開爾文將用玻爾茲曼常數(k)定義，摩爾將用阿伏伽德羅常數(NA)定義。這是國際測量體系有史以來第一次全部建立在不變的常數上，保證了SI的長期穩定性和環宇通用性。
“‘米制’在創立時的願景即是‘為全人類所用，在任何時代適用’。其初衷是用一種全球一致的‘常數’而非某種主觀的標準來定義單位，而這一點隨着SI的修訂真正成為了現實。”國際計量委員會主席白瑞·英格里斯表示。
國際計量局局長馬丁·米爾頓在公開發表的聲明中說，此次SI的修訂，用基本常數作為我們認識和定義質量、時間等自然界基本概念的基礎，意味着我們在深化科學認知、推動技術進步、解決許多社會重大挑戰方面的基礎更加堅實了。儘管從表面而言，大多數人並不會看到太大變化。“這好比你給房子換了一個更堅固的地基，從表面上不可能看到任何變化，但它可能已經發生了實質性的變化，使房子變得更耐久了。”馬丁·米爾頓說，“就像1967年用原子的特性修訂秒定義一樣——儘管在修訂之初人們並不知道它可以用在哪裡。但現在，基於原子鐘的計時技術已成為互聯網、移動通信和衛星導航等技術的基礎。新SI也是這樣，它將在未來對科學、技術、貿易、健康、環境以及更多領域產生深遠影響。”
實物原器退出歷史舞台
這並非SI第一次修訂。實際上，每一次對SI的修訂，都伴隨着人類技術的發展和對自然認識的加深。
比如1660年倫敦皇家學會提出將擺鐘秒擺的擺長作為長度的單位，在地球表面，擺長約1米的單擺，一次擺動或是半周期的時間大約是1秒。而在1960年的第11次國際度量衡會議上，“秒”的定義被修改為：自曆書時1900年1月1日12時起算的回歸年的31556925.9747分之一為一秒。隨着原子鐘的發展，“秒”的定義改採用原子時做為新的定義基準，被定義為：銫-133原子基態兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770周期的持續時間。
類似的還有“米”的定義，最初定義為通過巴黎的子午線上從地球赤道到北極點的距離的千萬分之一，並與隨後確定了國際米原器：一根3.5毫米×25毫米短形截面的鉑質原器——鉑桿，以此桿兩端之間的距離定為1米。而目前，“米”的定義被修改為：光在真空中在1/299792458秒的時間間隔內的行程。
這些SI的修訂都是從最初的實物原器到物理常數。而隨着本次對SI的修訂，最後一件實物原器，已經服役130年的國際千克原器(IPK)將光榮退役，成為“千克”定義的歷史。
1889年，經國際計量大會批准，一塊直徑與高度均為39.00毫米，由90%鉑與10%銥鑄造的鉑銥合金圓柱體砝碼成為了“千克”單位標準物的砝碼。它和6個複製品一起被保存在法國巴黎的國際計量局總部，另有官方複製品被送往世界各國，作為千克原器使用，這些複製品每隔一段時間便需要被送回法國與國際千克原器進行比較，以修正因損耗而帶來的誤差。
但在2007年的一次檢查中，相關人員發現，這塊定義“千克”的標準原器，卻莫名的減輕了大約50微克。國際千克原器重量變化的原因迄今不明，卻向人類提出警告：以實物作為基本單位的計量依據終究抵不過時光的侵蝕，它需要一個更加穩定的計量依據，而在人類目前的科學認知中，最為穩定的莫過於自然規律本身。
因此，在本次國際計量大會上，決定用普朗克常數(h)定義“千克”，普朗克常數是量子物理學中的基本計量單位。
中國計量院從事質量新定義研究的李正坤研究員介紹說：“用基本物理常數普朗克常數h重新定義千克后，質量基本單位更加穩定，量值傳遞更加可靠，我們不必再考慮IPK質量是否發生變化，更不必擔心IPK丟失、損壞可能給全球質量量值統一帶來的毀滅性災難。”
“基於新定義的千克可以在極大、極小值的全範圍內，保持相同的不確定度。”國際計量委員會副主席、單位制諮詢委主席約阿希姆·烏爾里希表示，“這對於科學研究和工業應用而言都非常重要。”
國際單位制修訂背後的中國貢獻
早在20世紀中恭弘=恭弘=恭弘=叶 恭弘 恭弘 恭弘，隨着量子技術的發展，人類對各種物理量的測量準確度得到了極大的提高，時間、長度的SI單位先後經歷了修訂。2005年，國際計量委員起草了關於採用基本物理常數重新定義部分SI基本單位的框架草案，建議採用普朗克常數定義千克等，並鼓勵有能力的國家級實驗室開展相關研究工作。
中國計量科學研究院作為我國的國家計量院，始終緊跟國際計量科學前沿，並在SI基本單位復現新理論、新方法等方面持續開展研究。截至目前，中國計量院已在玻爾茲曼常數、普朗克常數和阿佛加德羅常數等物理常數測量以及量子基準的建立方面取得了系列突破。特別是該院利用聲學法和噪聲法兩種方法測得的玻爾茲曼常數，為SI溫度基本單位開爾文的修訂做出了重要貢獻。
另據國際計量局官方聲明显示，國際計量局將在千克重新定義後繼續開展關於千克複現基準方法的國際比對，並得出千克的國際“共識值”，各成員國應據此開展量值傳遞。據悉，中國計量院已獨立建立了基於新定義的千克複現裝置，其不確定度將達到與“共識值”相當的水平，以保障未來我國質量量值與國際等效一致。
市場監管總局有關負責人表示，中國計量界將緊緊抓住這次國際計量變革的重大機遇，加強面向國家戰略需求的計量基礎研究、前沿性研究，制定量子化時代的中國計量發展戰略，加快構建國家現代先進測量體系，為建設製造強國、質量強國提供強有力的支撐和保障，更好地發揮計量對提升國家核心競爭力的重要作用。
責任編輯：黃磊
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