谈起计量,可能大家会觉得它很陌生,但其实它离我们并不远,因为描述和量化大千世界都是由时间单位秒、长度单位米、质量单位千克、电流单位安倍、热力学温度开尔文、物质的量单位摩尔、光强单位坎德拉等7个基本单位来完成的。国际单位制又称公制或米制,旧称“万国公制”,是一种十进制单位制,是目前最普遍采用的标准度量衡单位系统。国际单位制源自18世纪末科学家的努力,最早于1799年法国大革命时期被法国作为度量衡单位。
过去基本单位都是以实物的形式进行定义,这种方式自计量单位诞生之日起一直延续到20世纪60年代,原子时的诞生开启了计量量子化的全新时代。这七个基本物理量支撑起我们日常生活接触到的全部物理量。七个基本量的定义如下表所示。
国际单位制是计量学研究的基础和核心,特别是七个基本单位的复现、保存和量值传递是计量学最根本的研究课题。国际单位制的构成原则比较科学,大部分单位都很实用,并且涉及大部分专业领域。普遍推广国际单位制,可以消除因多种单位制和单位并存而造成的混乱,节省大量的人力和物力,有利于促进经济和国际交往的进一步发展。
在2018年召开的第二十六届国际计量大会,将审订新的Sl修订案,千克(kg)、开尔文(K)、摩尔(mol)、安培(A)4个基本单位将被重新定义。值得注意的是,将基本单位与宇宙中恒定不变的量或基本物理常数联系起来,七个基本物理量之间也产生了联系,某些物理量可以用若干其他物理量导出。SI单位重新定义以后,量子基准将取代实物基准,基本单位可实现独立复现,且不再依赖于国际计量局。这将彻底改变世界计量格局--未来,国际计量局将不再是世界量值的唯一源头,主要发达国家和新兴发展中的国家计量院将成为国际计量多中心格局的主体。重新定义后的SI单位中,质量单位千克(kg)、温度单位开尔文(K)、物质的量单位摩尔(mol)将分别基于普朗克常数h、波尔兹曼常数k和阿伏伽德罗常数NA实现重新定义;而电学基本量---电流将被基本电荷常数e取代,从基本量变为导出量。其中时间将成为几个基本物理量中唯一一个由测量得到的物理量,其他物理量间接或者直接溯源到时间单位秒(s)。这种变化必将催生计量的又一根本性的变化,也将对全球经济社会发展和科技创新产生深远影响。
如今的时间校准可以通过植入芯片,让你通过网络在世界任何角落获取准确的时间。或许有一天,不仅仅时间,包括长度、电流、温度等,我们日常生产生活中所需要的许多量值,都可以通过互联网来进行校准,实现无处不在的最佳测量,让人们认识自然、利用自然的能力得到飞跃。