计量演进：以“不变”应万变

今年世界计量日的主题是：国际单位制（SI）量子化演进。理解这个主题，要与2018年11月将要发生的一件大事关联起来——当月召开的国际计量大会或将通过关于SI的一项重大变革，即SI将基于一套与物理定律一一关联的定义。用量子化的方法定义单位制，意味着人类在计量科学性和准确性上又迈上了一个新台阶，标志着一个崭新计量时代的到来，更将对管理体系、国家治理体系、对人的传统观念带来重大影响和挑战。国际单位制是人类进步的一大标志，也是促进人类不断进步的基础性工具。1875年5月20日，17个国家在巴黎签署“米制公约”，宣布了过去由皇权和王权决定测量单位定义造成测量单位混乱的时代结束，同时也开始书写全球范围采用国际单位制和保证测量结果一致的新历史。但国际单位制并非一成不变，而是为适应世界上不断增加的测量需要而发展的。这些测量包括与科学、技术和人类活动相关的所有领域和所有准确度水平。SI始于与人为认定标准关联的米千克秒制（MKS）。这种标准基于当时人们认定的自然界不变量，如地球的自转与大小，以及由一定量的水导出的一个重量（之后被统一确定为一个特定的铂铱合金）。但随着时间的推移，更加先进的测量方法证明这些“不变量”实际上并非像之前认定的那般恒定。为了解决这个问题，科学家们还得寻找新的方法。他们发现，相比于宏观的天文现象，微观物质结构更为稳定一些。如以铯原子的跃迁为基准就比以太阳平日长度为参照定义“秒”更准确。基于长期实验测量数据，1967年召开的第十三届国际计量大会通过了秒的新定义：铯133原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192, 631,770个周期的持续时间。从这个新定义以来的半个世纪时间里，全球计量学家共同努力，用以量子物理为基础的自然基准，将一个又一个实物基准取代，7个基本单位都将以基本物理常数定义，从而全面突破时空变换的影响，满足更加精准、更加极端、更加快速、更加泛在的计量对国际单位制的要求。

国际单位制的量子化是计量学历史发展的必然，这次革

命性的“演进”，将极大地促进人类科技进步和经济社会的发展。人们已经看到，米和秒这两个单位的量子化定义大幅提升了测量的准确度和范围。米定义使测量准确度提高了近10000倍，由此强力推动了精密制造技术的提升和数字化控制技术的大范围应用；秒定义更是使测量准确度提高了1000万倍以上，实现了卫星导航定位，成就了数万亿美元的卫星导航定位产品与服务市场。可以推定，随着国际单位制量子化进程加速，一大批新技术也将由此诞生，带来产业的跨越式发展，成就更广阔的产品和服务市场，并且深刻影响人们的工作和生活。

中国自古就有“以不变应万变”的朴素辩证思想，这很契合国际单位制的演进历史。“不变”即国际单位制的普适性和一致性追求，其所“应”者，即千变万化的现实世界。国际计量局局长马丁·米尔顿曾说：“当我们反思21世纪快速变化的步伐，我们可以说，‘唯一不变的事情就是变化本身’。用于计量的需求以及如何满足这些需求也不例外。”国际单位制的量子化演进，既体现了计量内含更准确、更稳定的“不变”精神，也反映了计量适应万事万物变化并推动其向更好方向变化的终极追求。可以肯定，未来计量仍会不断演进，但“万变不离其宗”，她终将伴随人们认识自然、利用自然、追求美好生活的脚步跨越时空，“进”无止境！