□本報(bào)記者 史玉成

　　“Yes!”“Yes!”“Yes!”……

　　53聲響亮的“Yes!”后，法國(guó)巴黎的凡爾賽會(huì)議中心爆發(fā)了長(zhǎng)時(shí)間熱烈的掌聲，國(guó)際測(cè)量界的百年夙愿，在這一刻終于實(shí)現(xiàn)!國(guó)際測(cè)量體系有史以來(lái)第一次全部建立在不變的常數(shù)上，保證了國(guó)際單位制(SI)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和全球通用性。

　　11月13日～16日，第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)在巴黎召開(kāi)。巴黎時(shí)間11月16日13時(shí)左右，53個(gè)國(guó)際計(jì)量局(BIPM)正式成員國(guó)的代表聚首凡爾賽會(huì)議中心，為國(guó)際單位制(SI)修訂投出了他們莊嚴(yán)的一票。

　　經(jīng)各個(gè)成員國(guó)表決，最終通過(guò)了關(guān)于“修訂國(guó)際單位制(SI)”的1號(hào)決議。根據(jù)決議，SI基本單位中的4個(gè)，即千克、安培、開(kāi)爾文和摩爾分別改由普朗克常數(shù)h、基本電荷常數(shù)e、玻爾茲曼常數(shù)k和阿佛加德羅常數(shù)NA

　　定義。新定義將從2019年5月20日世界計(jì)量日起生效。這是SI自1960年創(chuàng)建以來(lái)最為重大的變革，是科學(xué)進(jìn)步的里程碑。

　　國(guó)際測(cè)量體系真正實(shí)現(xiàn)通用普適

　　國(guó)際單位制(SI)是全球一致認(rèn)可的測(cè)量體系。它的起源可以追溯至1875年——17國(guó)簽署《米制公約》并正式同意推行統(tǒng)一的國(guó)際測(cè)量體系。“‘米制’在創(chuàng)立時(shí)的愿景即是‘為全人類(lèi)所用，在任何時(shí)代適用’。其初衷是用一種全球一致的‘自然常數(shù)’而非某種主觀的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義單位，而這一點(diǎn)隨著SI的修訂真正成為了現(xiàn)實(shí)。”國(guó)際計(jì)量委員會(huì)主席白瑞·英格里斯表示。

　　SI由7個(gè)基本單位以及許多導(dǎo)出單位組成。無(wú)論是米還是秒，國(guó)際單位制必須確保所有日常使用的測(cè)量單位，在全球范圍內(nèi)都是可比的、一致的。自啟蒙時(shí)代起，國(guó)際測(cè)量界就致力于建立一個(gè)“全球通用”的測(cè)量系統(tǒng)。最早的時(shí)候，測(cè)量單位是基于實(shí)物或物質(zhì)的特性來(lái)定義的。比如，“米”最早就是用一根剛好1米長(zhǎng)的金屬棒定義的;1889年工業(yè)革命時(shí)期，千克的定義是由物理實(shí)物來(lái)確定的，是一個(gè)鉑銥合金圓柱體——國(guó)際千克原器(IPK)。

　　但是，這些實(shí)物會(huì)隨時(shí)間推移或環(huán)境改變而變化，不能滿(mǎn)足當(dāng)今科學(xué)研究與技術(shù)應(yīng)用對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的需要。特別是，7個(gè)SI基本單位的定義之間并不是彼此獨(dú)立的，千克量值的不穩(wěn)定性，還會(huì)影響SI其他基本單位的量值。上世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們測(cè)量了自然界的基本常數(shù)，如光速和普朗克常數(shù)，準(zhǔn)確度越來(lái)越高。他們發(fā)現(xiàn)這些自然常數(shù)不會(huì)發(fā)生變化，至少比實(shí)物穩(wěn)定一百萬(wàn)倍。

　　此次修訂后，SI定義將第一次獨(dú)立于它們的復(fù)現(xiàn)方式：這些定義不會(huì)隨著更好的復(fù)現(xiàn)方式的出現(xiàn)而過(guò)時(shí)。國(guó)際計(jì)量委員會(huì)副主席、單位制咨詢(xún)委主席約阿希姆·烏爾里希舉例說(shuō)：“新定義生效后，千克可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒◤?fù)現(xiàn)，比如基布爾天平法和阿佛加德羅法等，但并不僅限于此。”

　　正如國(guó)際計(jì)量局局長(zhǎng)馬丁·米爾頓在公開(kāi)發(fā)表的聲明中所說(shuō)：“用基本常數(shù)作為我們認(rèn)識(shí)和定義質(zhì)量、時(shí)間等自然界基本概念的基礎(chǔ)，意味著我們?cè)谏罨茖W(xué)認(rèn)知、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、解決許多社會(huì)重大挑戰(zhàn)方面的基礎(chǔ)更加堅(jiān)實(shí)了。”盡管從表面而言，大多數(shù)人并不會(huì)看到太大變化。“這好比你給房子換了一個(gè)更堅(jiān)固的地基，從表面上是不可能看到任何變化的，但它可能已經(jīng)發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化，使房子變得更耐久了。”

　　“退休”與“歸隊(duì)”

　　自1889年埃菲爾鐵塔建成的那一年起，千克就一直是用保存在法國(guó)塞夫勒的布勒特伊宮地下保險(xiǎn)箱內(nèi)并罩有3層玻璃鐘罩的鉑-銥合金圓柱體定義的。

　　這個(gè)所謂的國(guó)際千克原器，簡(jiǎn)稱(chēng)IPK或大K，是所有國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之源。據(jù)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院從事質(zhì)量新定義研究的李正坤研究員介紹，IPK及其復(fù)制品是用十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初工業(yè)界所能提供的最好的材料及工藝制成的，在當(dāng)時(shí)也滿(mǎn)足了對(duì)于計(jì)量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性的要求。但實(shí)物基準(zhǔn)一旦制成后，總會(huì)有一些不易控制的物理、化學(xué)過(guò)程使它的特性發(fā)生緩慢的變化，因而它所保存的量值也會(huì)有所改變。