□ 中國計量科學(xué)研究院 張鐘華

　　《質(zhì)檢科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》對未來5年質(zhì)檢科技創(chuàng)新做了系統(tǒng)謀劃和前瞻布局，其中“大力提升參與國際競爭的技術(shù)能力”任務(wù)中明確部署了“提升計量科技國際競爭力”專欄。國際單位制的重大技術(shù)變革是計量科技提升國際競爭力的重要機遇與挑戰(zhàn)，是國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)升級換代與快速發(fā)展的主要驅(qū)動力，將對各國的經(jīng)濟、科技、社會等各方面產(chǎn)生深刻影響。

　　國際單位制（SI）是全球統(tǒng)一的計量單位制，是構(gòu)成國際計量體系的基石，目前的國際單位制中，有時間、長度、質(zhì)量、電流、溫度、光度和物質(zhì)的量7個最基本的計量基準(zhǔn)。特別是1875年第一次國際計量大會后，各國開始建立世界統(tǒng)一的、以經(jīng)典物理學(xué)為基礎(chǔ)、以實物為基準(zhǔn)的國際單位制及準(zhǔn)確的計量基準(zhǔn)，為統(tǒng)一全世界的計量標(biāo)準(zhǔn)起了很好的作用。

　　但是，20世紀(jì)以來量子科學(xué)的飛速發(fā)展，提供了可以建立更準(zhǔn)確的計量基準(zhǔn)的手段。例如人們發(fā)現(xiàn)一些原子在能級變化時發(fā)出的光譜譜線，其頻率的穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原來用地球運動定義的頻率穩(wěn)定度，最穩(wěn)定的原子譜線可以達(dá)到10-18量級甚至更高的穩(wěn)定度。如用這樣的譜線頻率來定義時間單位的計量基準(zhǔn)，其穩(wěn)定度比原來用地球運動定義的時間計量基準(zhǔn)高出了十來個數(shù)量級。所以國際計量大會在1968年已通過改用銫原子同位素能級變化時的一根譜線的頻率來定義時間的國際計量基準(zhǔn)“秒”，使得時間計量基準(zhǔn)的穩(wěn)定性大幅度提高。另一方面，許多基本物理常數(shù)在實驗中表現(xiàn)出是不變的。所以用基本物理常數(shù)來定義計量基準(zhǔn)也可達(dá)到極高的穩(wěn)定性。作為典型的例子，光在真空中的傳播速度c就是一個大家熟知的基本物理常數(shù)。許多實驗及天文觀察證實，真空中的光速是不變的。所以長度的計量基準(zhǔn)“米”的定義也改為（1/299792458）秒中光在真空中的傳播距離。這樣定義的長度計量基準(zhǔn)原則上可以達(dá)到與時間基準(zhǔn)相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定度。20世紀(jì)60到80年代發(fā)現(xiàn)的“約瑟夫森效應(yīng)”和“量子化霍爾效應(yīng)”（兩種新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者均獲得了諾貝爾物理學(xué)獎）則給了我們定義電流的計量量子基準(zhǔn)的手段，也可以達(dá)到10-10量級或更高的穩(wěn)定度。在溫度、光度、質(zhì)量、物質(zhì)量方面，各國也都在努力建立穩(wěn)定性極高的新型計量基準(zhǔn)。

　　“十二五”期間，我國在國際單位制變革中，已進行先期布局，突破了一些關(guān)鍵技術(shù)，部分成果進入了國際領(lǐng)先行列，但是部分參數(shù)的測量結(jié)果與國際一流水平仍有較大差距：如德國在有關(guān)千克重新定義的阿伏伽德羅常數(shù)測量方面世界領(lǐng)先；美國研制的下一代時間頻率基準(zhǔn)光鐘的準(zhǔn)確度已達(dá)50億年僅差1秒。我國尚未建立起以量子物理為基礎(chǔ)的新一代計量基標(biāo)準(zhǔn)裝置和完整的量值傳遞體系。

　　“十三五”期間，我國應(yīng)抓住國際單位制變革的重大機遇，深入落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，應(yīng)對國際單位制（SI）基本單位重新定義的重大變革，高準(zhǔn)確地測定普朗克常數(shù)、玻爾茲曼常數(shù)和精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)等，全力推進基本物理常數(shù)的精密測定，不斷提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，在國際單位制變革中占據(jù)更大的權(quán)重，構(gòu)建出以量子基準(zhǔn)為核心的新一代計量基標(biāo)準(zhǔn)體系，在國際計量界確立中國的先進地位，進一步夯實國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)，全面支撐我國創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略和質(zhì)量強國戰(zhàn)略?！吨袊|(zhì)量報》