為什么要進行國際單位制重新變革

    國際計量大會(CGPM)每4～6年舉行一次全部成員國派代表參加的大會。CGPM基于國際計量委員會(CIPM)的建議，接受、討論并認可關于SI的新進展。

    國際計量委員會(CIPM)由CGPM提名的來自擁有較高科技地位國家的18位委員組成，每年舉行會議，并對關于SI的行政和技術事務提出建議。由58個成員國和41個附屬成員國代表通過多個委員會共同努力，為實現共同利益確保測量的相互間可比和一致。

    位于法國的國際計量局(BIPM)是國際計量的中心，保存著國際千克原器。BIPM為CGPM的成員國提供計量服務，并為CIPM出謀劃策，為國家或區域性計量機構提供協調服務，并為其組織正式會議。最初BIPM的主要計量任務是將各國的米和千克原器與定義SI的國際原器進行定期比對和重新校準，如今它的主要角色是全球計量體系的中 樞。

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為什么要進行國際單位制重新變革

    現行的國際單位制下，許多測量都源自實物原器，比如米尺、砝碼等。國際千克原器(IPK)是目前僅存的定義質量單位“千克”的實物原器。實物原器可能會發生變化，被損傷或毀壞。目前，全世界各國的國家千克原器需要定期運送到位于法國的IPK保存地BIPM，對其進行重量比對。運送原器這一行為本身就會給各國的原器帶來風險。同時更重要的是IPK的質量很不穩定，并且從1889年起它就可能開始產生未知的變化，但它卻仍然保持著定義標準的地位。

    測量的兩個重要方面包括單位的定義(比如厘米)和用于測量的方法(比如用尺子)。如果將兩個概念分離，定義能夠保持穩定，同時在不需要對體系進行重大修訂的情況下也能實現更完善的復現過程。

    20世紀80年代開始，量子力學的發展催生了國際單位制又一次重大變革，國際計量界決定對國際單位制基本單位進行重新定義。自2018年起對國際單位制基本單位將予重新定義。將國際單位制的7個基本單位與宇宙中恒定不變的量或基本物理常數聯系起來，以量子物理為基礎的自然基準取代實物基準，這樣就不會受到空間和時間改變的影響，同時測量準確度等技術指標得以大幅度提高，帶動大部分量的測量準確度得到提高，進而對科技的進步和經濟社會的發展產生重大促進。SI重新定義將成為未來創新的跳板。如長度單位，歷史上曾經以一個國家君主的身體尺寸確定，不同君主差別很大；后來確定為地球子午線的四千萬分之一，制作的國際米原器保存在國際計量局，準確度可以達到0.1微米，也就是千萬分之一米，大約相當于一根頭發直徑的千分之一；現在米定義為光在真空中1/299792458秒(接近三億分之一秒)所走的距離，并建立了自然基準，準確度比國際米原器又提高了幾千倍。

    

國際計量變革意義重大

    2018年，國際計量單位制將重新定義，計量技術體系也將經歷歷史性變革，世界測量技術規則將予重構，國際計量變革的意義重大。由此帶來的影響廣泛而深刻。

    作為國際計量單位制的基礎、核心和關鍵，時間頻率基準已率先完成量子化變革，其定義從“天文時”轉變為基于原子能級躍遷的“原子時”，測量準確度迅速提升了1000萬倍以上。正是基于時間定義的量子化變革，實現了衛星導航定位，其準確度更是達到了厘米級別，成就了數萬億美元的衛星導航定位產品與服務市場。時間定義的變革還將快速催生長度、電學、溫度、質量等單位的重新定義。例如，長度單位“米”不再是傳統米尺，而定義為激光在真空中三億分之一秒所走距離，由此使長度測量進入了原子級別。伴隨測量準確度大幅提升，一大批革命性的新技術由此誕生，帶來產業的跨越式發展。如精準測量支撐了納米技術和石墨烯的應用、提升了先進制造中航空發動機的準確度、推動了精準醫療產業的發展、決定了核潛艇偵測和隱身技術的競爭成敗等。

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我國在國際計量重大變革中的應對

    開展與國際單位制有關的基礎前沿研究一直是我國的國家計量院??中國計量科學研究院科研工作的一個重點。該院從20世紀80年代起陸續啟動了電學量子基準、銫原子噴泉鐘、光鐘等的研究；2005年以來開展旨在應對SI重新定義的部分基本物理常數精密測量的研究工作。目前已在多個領域實現重大創新和突破，為我國實質性參與國際基本單位的重新定義做出了重大貢獻。如在時間領域，目前我國的國家秒長基準裝置是中國計量科學研究院研制的NIM5銫噴泉鐘，其準確度相當于2000萬年不差1秒；該院正在研制NIM6，預計2018年完成，屆時準確度也會達到6000萬年不差一秒。基于新的原理的光鐘比銫原子鐘具有更好的穩定度和準確度潛力，2015年9月，中國計量院研制的鍶原子光晶格鐘準確度相當于1.38億年不差一秒。

    目前玻爾茲曼常數和普朗克常數的最新測量結果已被CODATA所采用。在溫度領域的波爾茲曼常數測量方面，目前國際上只有中國計量科學研究院和美國NIST能夠做到同時采用兩種不同方法獲得高水平的玻爾茲曼常數測量結果并相互印證，為溫度單位“開爾文”重新定義作出了中國貢獻。