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市場監管總局舉行國際單位制重大變革新聞發布會

作者:dd 發布時間:2019-09-06 閱讀: 轉至微博:

12月11日,市場監管總局舉行國際單位制重大變革新聞發布會。市場監管總局計量司司長謝軍、中國計量科學研究院院長方向出席發布會介紹相關情況,并回答記者提問。

大家上午好!感謝大家出席由國家市場監督管理總局舉行的國際單位制重大變革專題新聞發布會。11月16日,第26屆國際計量大會(CGPM)經各個國表決,通過了關于“修訂國際單位制(SI)”的決議。這次修訂,是國際單位制自1960年創建以來最為重大的一次變革,是人類歷史的里程碑,將對國際計量體系和科技、貿易、健康、等諸多領域產生深遠影響。

今天我們邀請了市場監管總局計量司謝軍司長進行國際單位制重大變革的新聞發布,并邀請中國計量科學研究院方向院長對新的國際單位制作技術解讀。我們也邀請了、、中央電視總臺、日報、經濟日報、中國日報、中國經濟網、人民網、新華網等30余家記者朋友們參會進行報道。

第一項議程是請計量司謝軍司長作有關國際單位制變革的新聞發布。在正式發布前,為了讓各位朋友和代表了解國際單位制及其變革的有關情況,我們先播放2個視頻。

今天,市場監管總局舉行“國際單位制重大變革,助推計量邁入量子化新時代”新聞發布會。首先,我代表市場監管總局計量司,向各位來賓和新聞界的朋友們表示熱烈的歡迎,向一直以來關心、支持市場監管和計量工作的社會和記者朋友們,表示衷心的感謝!

2018年11月16日,第26屆國際計量大會(CGPM)在法國巴黎召開,這是被科學界和世界同行譽為翻開人類科技發展新篇章,具有跨時代、里程碑意義的一次科技盛會。在這次會議上,經包括中國在內的53個國集體表決,全票通過了關于“修訂國際單位制(SI)”的1號決議。根據決議,質量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”、物質的量單位“摩爾”等4個SI基本單位將由定義,于明年的世界計量日5月20日正式生效。加之此前對時間單位“秒”、長度單位“米”和發光強度單位“坎德拉”的重新定義,至此,國際計量單位制的7個基本單位全部實現由定義。這是改變國際單位制采用實物計量的歷史性變革,也將成為人類科學發展進步中不會被忘記的一座里程碑。有自在報道這一歷史事件時寫道,“2018年11月16日,貌似平淡無奇的一天,人類文明悄然度過了一個關鍵節點”。

今天,我們誠摯地邀請中央各大主流和重點新聞網絡共聚一堂,就是希望和大家一起交流分享這次重大的科技事件,更希望通過大家的報道,讓這次重大科技事件走進群眾,社會。

正如大家所知,計量是科學技術的基礎,也是人類認識世界的工具。近現代以來,人類歷史上的三次技術都和計量測試技術的突破息息相關。特別是“米制公約”的簽署,有力支撐了國際貿易、科技交流和工業化進程。從“米制”發展起來,作為國際通用測量語言的SI國際單位制,幾乎成為世界上所有國家的單位制。這次國際單位制的成功變革,實現了國際測量體系有史以來第一次全部建立在定義之上,將SI長期穩定性和環宇通用性,也將任意時刻、任意地點、任意主體根據定義復現單位量值的大門。

以大家都很關心的千克定義為例,一個多世紀以來,國際基準質量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。根據11月16日第26屆國際計量大會投票決定,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,從此以后,關于“千克”的誤差將會更加可以“忽略不計”,關于“千克”的量值復現將會更加方便精確。就像1967年,用原子的特性修訂了時間單位“秒”的定義,使我們在幾十年后的今天擁有了衛星和互聯網技術一樣,質量單位“千克”等4個國際單位制的重新定義,將在未來對人類科學、技術、貿易、健康、等等領域產生重大而深遠影響,而現在我們對這些影響的預判和認識,可能是“未知”遠遠大于“已知”。

從表面來看,大家可能感覺不到發生的變化,就如同我們給房子換了一個更加堅固的地基,并不太會直接影響我們生活起居,但它實際上已經發生了“”的變化,一旦遇到臺風、地震這樣的“意外”,它將讓我們感受到它的存在和好處。這次SI重新定義生效后,對于大多數科研人員以及產業發展、人們日常生產生活來說,不會直接造成大的改變,原有的測量結果仍將是連續的、穩定的。但從專業角度觀察,SI的重新定義,將改變國際計量體系和現有計量格局。主要表現在:

一是重新定義將實現量值傳遞溯源鏈扁平化,使量值溯源鏈條更短、速度更快、測量結果更準更穩。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。通過嵌入芯片級量子計量基準,將能把最高測量精度直接賦予制造設備并保持長期穩定,從而實現對產品制造全過程的更準確穩定地和最佳控制,有力支撐流程再造、節能減排和質量提升。這將為當前世界范圍內正在進行的新一輪以信息技術、大數據和人工智能為特征的科技,插上飛翔的“翅膀”。

二是重新定義將催生新的測量原理、測量方法和測量儀器。集多參量、高精度為一體的芯片級綜合測量,不受干擾無需校準的實時測量,眾多物理量、化學量和生物量的極限測量等將成為可能,測量儀器儀表形態將全面創新。這將為我國實施“科技強國”戰略,工業制造強國,帶來一次極為重要的機遇,也是一次極為重大的挑戰。

三是重新定義和量子測量技術發展將使得計量基準可隨時隨地復現。通俗地說,就是我們在生產生活中都將能夠直接應用最準的“標尺”。無處不在的精準測量,將直接促進市場公平交易、實現精準醫療、改善環保節能等等,將進一步促進社會誠信建設、降低社會管理成本,將惠及人類生產生活的方方面面,從而保障和實現人的而全面的發展,實現社會的全面進步。

以習同志為核心的高度重視計量事業的發展。 在、國務院的堅強領導下,我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。市場監管總局一直對計量量子化變革高度關注、積極跟進。我國自主可控的國家時間基準、長度量子基準都躋身世界先進行列。在這次國際計量單位制重大變革中,作為國家計量院的中國計量科學研究院為SI溫度基本單位開爾文的修訂作出了重要貢獻。我國已建立了基于新定義的千克復現裝置,并成功研制了真空質量測量和質量標準傳遞裝置,可以保障未來我國質量量值與國際等效一致。

《中華人民國計量法》,國家實行計量單位制度。國際單位制計量單位和國家選定的其他計量單位,為國家計量單位。根據1號決議,新定義將在2019年5月20日“世界計量日”當天正式生效。我國作為米制公約的正式國將遵守決議。市場監管總局將繼續推行以國際單位制為基礎的國家計量單位,履行職責,并將以此次國際單位制變革為契機,中國計量的量子化新進程。

我們將努力抓住和用好變革帶來的歷史性機遇,從國家戰略的高度出發,統籌規劃、整體布局,加強面向國家戰略需求的計量基礎研究、前沿性研究,加速推進國家計量基標準質量提升工程,研制以量子傳感為基礎的量子計量標準,重塑量傳溯源體系,計量管理模式,強化中國計量量子化戰略研究,并制定實施量子化時代的中國計量發展新規劃(2020年-2035年)。加快構建國家現代先進測量體系,持續推進《一帶一計量合作愿景與行動》,深入貫徹落實質量強國戰略、制造強國戰略等和國務院的重大決策部署,提升國家核心競爭力,充分發揮計量的國家戰略資源作用!

謝軍司長剛剛發布了此次國際單位制變革的主要內容和重大意義以及未來的工作打算。但是,這次國際單位制變革將會帶來哪些變化,產生什么影響是人們非常關注的問題。

下面我從技術和應用層面出發,介紹此次國際單位制變革的主要內容,解讀新國際單位制的特點和意義,以及它將為人們日常生活乃至國家經濟社會發展帶來的影響。

國際單位制SI是從“米制”發展起來的國際通用的測量語言,是人類描述和定義的標尺。國際單位制了7個具有嚴格定義的基本單位,分別是時間單位“秒”、長度單位“米”、質量單位“千克”、電流單位“安培”、溫度單位“開爾文”、物質的量單位“摩爾”和發光強度單位“坎德拉”。它們好比7塊彼此又相互支撐的“基石”,構成了國際單位制的“地基”。國際單位制的其它單位,如力的單位牛頓、電壓單位伏特、能量單位焦耳等等,都可以由這7個基本單位組合導出。

日前,第26屆國際計量大會通過了關于修訂國際單位制的決議。國際單位制7個基本單位中的4個,即千克、安培、開爾文和摩爾將分別改由普朗克、基本電荷、玻爾茲曼和阿伏伽德羅來定義;另外3個基本單位在定義的表述上也做了相應調整,以與此次修訂的4個基本單位相一致。

對大多數人來說,國際單位制是“不變”的。除電學單位外,新定義下各個單位大小和舊定義幾乎完全一致。事實上,電學單位的改變也微乎其微,電壓單位的變化約為正千萬分之一,電阻單位的變化則更小。但這只會影響對測量不確定度要求最高的頂尖計量機構和校準實驗室,對于普通用戶、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。這看上去似乎理所當然,但實際上卻是全球測量科學家數十年潛心研究和通力合作的結果所有用于基本單位重新定義的“”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”。

首先,新定義用自然界恒定不變的“”替代了實物原器,保障了國際單位制的長期穩定性。以千克的現行定義為例,1千克精確等于國際計量局保存的國際千克原器(IPK)的質量。據國際計量局數據顯示,國際千克原器服役近130年來,它的質量與保存的質量基準、國際計量局基準的一致性出現了約50微克的偏差,但國際千克原器的質量是否發生了變化,具體變化了多少至今仍是一個謎。用基本物理h重新定義千克后,質量單位將更加穩定,我們不必擔心國際千克原器質量漂移可能給全球質量量值統一帶來的問題。

測量基礎的長期穩定,對于人類面臨的重大挑戰,特別是與氣候變化、地球運動監測等非常重要。我們必須有一個能在很長時間內保持穩定的參考標準,才能獲得可靠的測量數據而可靠的數據一直是科學研究和決策的根基。

第二,“定義”不受時空和人為因素的,保障了國際單位制的客觀通用性。物理定律是放之而皆準的,但測量卻有不少的人為因素。最早的千克是用1個標準大氣壓下1立方分米純水在4攝氏度時的質量定義的,這實際上受到了溫度、氣壓、水和容器等因素和測量過程的。人們在19世紀末采用最先進的材料和工藝打造了國際千克原器,目的也是為了規避這些。但是,國際千克原器有且只有一個,無論它的質量是否發生漂移,計量院仍須以它為準,定期到位于法國的國際計量局校準自己的千克原器。新定義生效后,理論上任何地方的任何人,都可以根據定義復現1千克,而且,我們今天在復現的量值,和我們的子孫后代未來在火星上復現的量值將是一致的。

國際單位制的客觀通用性不僅意味著國際測量界多年的夙愿正在逐漸成為現實,更意味著全球量值統一有了更廣闊而便捷的途徑:芯片級的傳感器將可以在工業產品流水線上實現對國際單位制的溯源,物聯網各個終端采集的數據由此可以實現可比無時無處不在的最佳測量,將推動計量管理模式的創新,計量量子化變革效能,有助于提高智能制造、物聯網等新技術產業的質量水平,有利于實現公平貿易、安全醫療等,從而促進誠信建設,降低社會成本,保障和改善民生。

第三,新定義可在任意范圍復現,保障了國際單位制的全范圍準確性。修訂前的開爾文定義僅僅建立在水三相點一個固定點上,要測量比它更高或更低的溫度,我們需要根據其他的固定點來延伸溫標。而未來我們僅通過玻爾茲曼,就可以根據熱力學溫度與能量的關系,在整個溫標范圍實現同樣準確的溫度測量。千克也是這樣。以前最準確的千克只有1千克一種,要對一個大于1千克的物體稱重,我們需要將1千克進行重復累加;要對一個小于1千克的物體進行稱重,則需要將1千克進行分割。累加和分割的過程都會給量值的準確性帶來損失。新的定義則不受此。

國際單位制的全范圍準確性,為科學發現和技術創新提供了新的機遇。得益于更高的測量準確度,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堆內、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,并根據病人的實際需要,制定更加精確的藥物劑量。

第四,新定義不受復現方法,保障了國際單位制的未來適用性。在新的國際單位制中,測量的兩個重要概念,即單位定義和測量(或復現)方法是分離的。換言之,1米有多長和用尺子量還是用激光測無關。新定義生效后,千克可以通過任何適當的方法復現,比如基布爾天平法和X射線晶體密度法這兩種方法是目前世界上測量準確度最高的復現方法,但即使未來有更好的實驗方案出現,單位的定義也不會因此受到影響。

更好的測量原理、測量方法和實驗儀器意味著人們可以在國際單位制框架下實現更佳的測量這將引發儀器儀表產業的性創新。集多參量、高準確度傳感器為一體的綜合測量,不受干擾無需送檢的實時測量,眾多物理量、化學量和生物量的極限測量等也成為了可能。

總之,國際單位制的變革是科技進步的縮影,科技創新和質量發展的基礎將由此變得更加牢固。就像1967年國際上用原子的特性修訂了秒定義一樣盡管修訂之初人們并不清楚它可以用在哪里,但現在,基于原子鐘的計時技術已成為互聯網、移動通信和衛星等技術的基礎。新的國際單位制也是這樣,它將在未來對科學、技術、貿易、健康、以及更多的領域產生深遠的影響。

中國計量院作為我國的國家計量院,始終緊跟國際計量科學前沿,在國際單位制基本單位復現新理論、新方法等方面持續開展研究。截至目前,中國計量院已在玻爾茲曼、普朗克和阿伏伽德羅等物理測量以及量子基準研究和建立方面取得了系列突破。特別是中國計量院用聲和噪聲法兩種方法測得的玻爾茲曼,為基本單位開爾文的修訂做出了重要貢獻。中國計量院還建立了基于新定義的千克復現和傳遞裝置,量子電阻和量子電壓裝置,可以適應國際單位制變革的需求,保障未來我國重要基本量值與國際等效一致。

未來,中國計量院還將加強面向國家戰略需求的計量基礎前沿研究;加快建設一批適應量子化研究的高水平精密測量基礎設施;加快構建以量子計量為基礎的國家現代先進測量體系,為建設制造強國、質量強國,有效提升市場監管能力提供強有力的支撐和保障,更好地發揮計量對提升國家核心競爭力的作用。

剛剛方向院長從技術和應用層面,詳細介紹了此次國際單位制變革的主要內容,并就新國際單位制的特點和意義,以及它將對人們日常生活乃至國家經濟社會發展帶來的影響進行了技術解讀。謝謝方向院長!

這次國際單位制變革是是性的,需要重構物理、化學相關科學知識體系,及時修訂物理、化學教科書和科普讀物,確保準確無誤的最新科學知識傳輸到課堂。

以前,對于所有學生只要稍微看過書的都會很容易回答“什么是千克”這個問題,所有的正確答案中都會包含“千克原器”“國際計量局”“巴黎”這些關鍵詞。然而,根據新的國際單位制的定義,當學生再次被提問“什么是千克”時,估計只有最優秀的物理尖子生才能勇敢的把手舉起來回答這個問題。新的國際單位制比原有的單位制體系要更加抽象。首先,每個學生都必須面對什么是基本?它們從哪里來?為什么它們是這樣?其次,必須深入理解特定的基本物理常量。對于新國際單位制的理解難度在于不能簡單根據字面意思理解,而根本關鍵就在于理解“恒定不變”。相比之下,新國際單位制擁有更加靈活的單位之間的變換能力。例如: 幾乎所有力學量都可以通過時間、長度、質量單位導出。我們基本上可以采用一個新的坐標系來闡述整個世界。學習新國際單位制的挑戰在于在這個新體系中找到自己的角度,這不僅對每個學生是一個挑戰更是對每個老師教學方法的挑戰。

國際單位量子化,將實現全球測量體系全面重構。SI重新定義后,對很多國家來說又重新站在了一同條“起跑線”前。新的計量體系將形成一部分先進國家為主體的多級全球中心或區域中心。如能搶占技術制高點,主動布局,就可以在這一輪激烈競爭中脫穎而出,形成區域乃至全球計量體系的重要一極。反之,則要依賴他國,進而發展主導權和控制權。

中國計量院雖然已在單位制量子化和量子基準的研究中取得了一些成績。但必須正視的是,部分物理的測量結果與國際一流水平仍有差距,部分基準的建設尚沒有啟動。同時,我國以“量值傳遞扁平化”技術為特征的新一代計量技術體系建設剛剛起步,與發達國家相比,一些新興領域的計量技術仍屬空白,極限量、動態量、綜合量以及復雜下的精密測量明顯落后,高端測量儀器儀表基本依賴進口,需要我們更加積極地應對國際單位制重大變革的挑戰。

總的說來,變革帶來的即時影響非常小,這一點非常重要。我們也不希望將重大變革引入測量系統中。這次變革對于電學測量的影響是立竿見影的。安培的新復現方法將使用新的固定基本電荷。這將導致10-7的變化,但是只會影響最高級別的校準實驗室,對安培的實際使用沒有影響。實際上,除了安培,變革對于測量單位的影響微乎其微。但是變革能SI單位的未來能力,并在定義不變的情況下為未來發展奠定基礎。

對于大多數普通來說,我們的日常生活不會有太大變化。新定義采納后,我們生活中的測量活動跟以前沒有明顯不同。新定義生效后,超市中的電子秤和油站的加油泵該怎么用還怎么用。無論是實驗室中的全血細胞計數還是工業大尺寸坐標測量機,新定義不會讓它們顯示不一樣的數值。對單位制修訂最重要的要求就是這一修訂過程要平緩過渡,不能對任何測量服務造成影響和中斷。

剛剛謝司長提到,我國已建立了基于新定義的千克復現裝置,并成功研制了真空質量測量和質量標準傳遞裝置。我想請問,我們發生改變需要花錢嗎?

這個問題問得很好,建立這些裝置后,現在的復現變得更加精準。千克的從新定義只是讓目前的變化只是讓大K“死掉”了,但是千克還。在各個國家,我們日常生活中的千克,目前仍然要用砝碼的形式一級一級傳遞到最終用戶。過去我們的傳遞是在空氣中進行,會有氧化,會有灰塵。現在的復現裝置給砝碼賦值后,就不會讓它從真空進入到大氣中來,直接在真空中完成一級一級的傳遞,這樣就確保了傳遞過程中帶來的損失最小。過去每一級的傳遞都會帶來0.3個數量級甚至于1個數量級的誤差放大,現在通過真空的裝置傳遞就會越來越精準。

你提到的關于費用的問題,我國從去年開始施行強制性檢定免征收費,未來涉及到大貿易、涉及到基本的標準器,整個溯源過程是免費的,所以大家不需要花錢。這項政策對于新的單位制推廣常有意義的。

我們特別希望這次專題新聞發布會能夠通過記者朋友們提升力,同時,市場監管總局將勇于擔當,履行職責,把國際接軌工作做好,把量子化時代的中國計量發展好。

關鍵詞: 工業制si
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