「千克」將被重新定義—中國計量將迎來國際單位制重大變革

「千克死了,千克永存。」中國國家市場監管總局11日召開國際單位重大變革新聞發佈會,隨著國際單位制迎來重大變革,從明年5月20日起,中國將開始使用新修訂後的國際單位制。屆時,「千克」不再依賴實物來體現,計量將會更加方便精準,其誤差將可以「忽略不計」。

一個多世紀以來,國際基準品質單位都是由一塊高爾夫球大小的鉑銥合金圓柱體來定義。這個圓柱體學名「國際千克原器」,被人們親切地稱為「大K」,是1889年第一屆國際計量大會賦予它的原器地位。

據國際計量局資料顯示,國際千克原器服役近130年來,它的品質與各國保存的品質基準、國際計量局官方作證基準的一致性出現了約50微克的偏差,但國際千克原器的品質是否發生了變化,具體變化了多少至今仍是一個謎。

根據第26屆國際計量大會決定,到明年的5月20日,「國際千克原器」將正式退役,取代它的將是符號為h的普朗克常數。經過全球各國國家計量院的多年研究,國際測量體系將有史以來第一次全部建立在不變的自然常數上。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。

「可以想像,我們今天在北京複現的量值,和我們的子孫後代未來在火星上複現的量值將是一致的。」中國計量科學研究院院長方向介紹,用常數重新定義千克後,品質單位將更加穩定,我們不必擔心國際千克原器品質漂移可能給全球品質量值統一帶來的問題。

方向介紹,對大多數人來說,國際單位制是「不變」的。對於普通用戶、產業界人士和多數科研人員來說,新定義不會對他們造成影響,他們的測量結果仍將是連續的。實際上,所有用於基本單位重新定義的「常數」都經過了精確測量與嚴格驗證,從而保障了新單位的大小「不變」。

中國國家市場監管總局計量司司長謝軍說,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。

謝軍說,無處不在的精准測量,將直接促進市場公平交易、實現精准醫療、改善環保節能等,我們在生產生活中都將能夠直接應用最准的「尺規」。

比如,我們目前依靠的實物基準逐級傳遞的計量模式,費時費力、效率低下、誤差放大等問題,將得到徹底解決。不受環境干擾無需校準的即時測量,使得眾多物理量、化學量和生物量的極限測量等將成為可能,測量儀器儀錶形態將面臨全面創新,這將引發儀器儀錶產業的顛覆性創新。

國際單位制的全範圍準確性,為科學發現和技術創新提供了新的機遇。得益於更高的測量準確度,我們將可以測量極高、極低溫度的微小變化,從而更加準確地監測核反應爐內、航天器表面的溫度變化;在生物醫藥領域,我們可以準確測量單個細胞內某種物質的含量,並根據病人的實際需要,制定更加精確的藥物劑量。

謝軍介紹,中國目前獲得國際互認的校準和測量能力已躍居全球第三、亞洲第一。中國已獨立建立了基於新定義的千克復現裝置,並成功研製了真空品質測量和品質標準傳遞裝置,可以保障未來我國品質量值與國際等效一致。為抓住此次變革帶來的歷史性機遇,中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。

圖為國際公斤原器的電腦圖像(CG)。國際公斤原器就是公斤。旁邊是一把以英寸為單位的間尺。國際公斤原器以鉑銥合金製成,現存放於法國巴黎郊區的國際度量衡局(BIPM)。跟其他原器一樣,國際公斤原器的邊緣上各有一道四角凹槽,作用是將腐蝕最小化(雖然圖中只能看見當中的三個角)。來源:維基百科。

資料來源:新華社