2018年11月13-16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（有一國(guó)沒(méi)來(lái)）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。
在法國(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)！
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。
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。
這是國(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。
同時(shí)在此次大會(huì)上，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院副院長(zhǎng)段宇寧作為中國(guó)候選人連任國(guó)際計(jì)量委員會(huì)委員職務(wù)，市場(chǎng)監(jiān)管總局計(jì)量司司長(zhǎng)謝軍當(dāng)選國(guó)際計(jì)量委員會(huì)選舉委員會(huì)委員。
這將增強(qiáng)我國(guó)在國(guó)際組織高層的話語(yǔ)權(quán)和決策權(quán)，提升中國(guó)計(jì)量地位，爭(zhēng)取更大國(guó)家利益。
一、什么是SI？
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。
SI由7個(gè)基本單位以及許多導(dǎo)出單位組成。SI單位可以表示任何領(lǐng)域的測(cè)量結(jié)果，如物體的物理尺寸、溫度和時(shí)間等。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。時(shí)間的測(cè)量相差零點(diǎn)幾秒，也許不會(huì)影響意大利面的烹調(diào)口感，但對(duì)于誰(shuí)贏得了奧運(yùn)會(huì)的百米短跑冠軍或股票市場(chǎng)交易卻是非常重要的。
建立測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，不僅使測(cè)量結(jié)果具有一致性和準(zhǔn)確性，還可以幫助社會(huì)建立信任。舉例來(lái)說(shuō)，我們每天都在使用“千克”。對(duì)“千克”定義后，我們就能知道商店所售食品的重量是多少，從而相信商店沒(méi)有缺秤少量。
二、為什么要修訂SI？
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。
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。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)了這些常數(shù)比實(shí)物更加穩(wěn)定，并將這些常數(shù)的數(shù)值固定下來(lái)。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。
千克也是SI單位制中最后一個(gè)仍由實(shí)物來(lái)定義的基本單位，千克原器的穩(wěn)定性一直頗受關(guān)注。近年來(lái)，用物理常數(shù)重新定義千克的呼聲也越來(lái)越多。
國(guó)際千克原器
三、SI修訂后會(huì)有哪些變與不變？
2019年5月20日，SI的新定義將正式生效。此后，將有哪些變化呢？
國(guó)際千克原器——退出歷史舞臺(tái)，它將不再出現(xiàn)于任何物理公式中。這件為世界科技服役近130年的實(shí)物原器將繼續(xù)以原有狀態(tài)保存在法國(guó)塞夫勒的布勒特伊宮地下保險(xiǎn)箱內(nèi)，為新定義相關(guān)研究和國(guó)際比對(duì)發(fā)揮“余熱”。
4個(gè)基本單位重新定義——千克 用普朗克常數(shù)（h）定義；安培 用電子電荷（e）定義；開(kāi)爾文 用玻爾茲曼常數(shù)（k）定義；摩爾 用阿伏伽德羅常數(shù)（NA）定義。
SI的其他3個(gè)單位——秒（s）、米（m）和坎德拉（cd）的定義將保持不變，但是定義的表達(dá)方式會(huì)有一定改變，以與千克（kg）、安培（A）、開(kāi)爾文（K）和摩爾（mol）的新定義的表達(dá)方式保持一致。
其它22個(gè)具有特殊名稱和符號(hào)的導(dǎo)出單位——在修訂后的SI中，它們將保持不變。
SI修訂對(duì)實(shí)踐的影響——從表面上看，看似沒(méi)有太大變化。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，房子更加耐用了。這些變化是為了保證SI單位制將經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)，不管未來(lái)技術(shù)如何發(fā)展，其定義將始終保持不變。
四、中國(guó)對(duì)SI修訂的貢獻(xiàn)
中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院院長(zhǎng)方向在大會(huì)上作報(bào)告
2005年，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)起草了關(guān)于采用基本物理常數(shù)重新定義部分SI基本單位的框架草案，建議采用普朗克常數(shù)定義千克等，并鼓勵(lì)有能力的國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展相關(guān)研究工作。
中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院作為我國(guó)的國(guó)家計(jì)量院，始終緊跟國(guó)際計(jì)量科學(xué)前沿，并在SI基本單位復(fù)現(xiàn)新理論、新方法等方面持續(xù)開(kāi)展研究。截至目前，該院已在玻爾茲曼常數(shù)、普朗克常數(shù)和阿佛加德羅常數(shù)等物理常數(shù)測(cè)量以及量子基準(zhǔn)的建立方面取得了系列突破。特別是該院利用聲學(xué)法和噪聲法兩種方法測(cè)得的玻爾茲曼常數(shù)，為SI溫度基本單位開(kāi)爾文的修訂做出了重要貢獻(xiàn)。
在全球科學(xué)家們的努力下，用于SI新定義的常數(shù)被精心設(shè)計(jì)在“剛剛好”的數(shù)值上，因此，在新定義生效前后，單位的大小不會(huì)發(fā)生顯著變化——1千克還將是原來(lái)的1千克——測(cè)量結(jié)果在很高的準(zhǔn)確度水平上仍然是一致的。
另?yè)?jù)國(guó)際計(jì)量局官方聲明顯示，國(guó)際計(jì)量局將在千克重新定以后繼續(xù)開(kāi)展關(guān)于千克復(fù)現(xiàn)基準(zhǔn)方法的國(guó)際比對(duì)，并得出千克的國(guó)際“共識(shí)值”。建有相關(guān)復(fù)現(xiàn)裝置的國(guó)家計(jì)量院必須在“共識(shí)值”的基礎(chǔ)上依據(jù)新定義進(jìn)行量值傳遞，直到其獨(dú)立復(fù)現(xiàn)的不確定度達(dá)到與“共識(shí)值”相當(dāng)?shù)乃?。而其它不能?dú)立復(fù)現(xiàn)千克的成員國(guó)，則可以通過(guò)國(guó)際計(jì)量局的校準(zhǔn)服務(wù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量量值對(duì)SI的溯源。
中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院已獨(dú)立建立了基于新定義的千克復(fù)現(xiàn)裝置，并成功研制了真空質(zhì)量測(cè)量和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞裝置，可以保障未來(lái)我國(guó)質(zhì)量量值與國(guó)際等效一致。
中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院能量天平（局部）
國(guó)際單位制發(fā)展史上的大事件
1795 4月17日法國(guó)大革命時(shí)期，法國(guó)立法創(chuàng)建了米制。
1799 6月22日米和千克的兩臺(tái)鉑金標(biāo)準(zhǔn)器，保存在法國(guó)國(guó)家檔案館。
1832 卡爾·弗里德里?！じ咚梗ǖ聡?guó)物理學(xué)家）基于毫米、毫克和秒，提出“絕對(duì)”單位制。
1869 9月1日拿破侖三世時(shí)期，建立了國(guó)際科學(xué)委員會(huì)，旨在宣傳米制測(cè)量，促進(jìn)貿(mào)易發(fā)展，便于各國(guó)之間開(kāi)展測(cè)量結(jié)果比對(duì)。同時(shí)，國(guó)際米原器也應(yīng)運(yùn)而生。
1869 11月16日法國(guó)政府邀請(qǐng)各國(guó)加入國(guó)際科學(xué)委員會(huì)。
1870 國(guó)際米制委員會(huì)成立，并召開(kāi)首次會(huì)議。
1872 國(guó)際米制委員會(huì)下屬的基礎(chǔ)研究委員會(huì)決定，制作標(biāo)準(zhǔn)原器的復(fù)制裝置，這些原器均保存在法國(guó)國(guó)家檔案館。
1874 英國(guó)科學(xué)發(fā)展協(xié)會(huì)提出CGS單位制，即基于厘米、克和秒的單位制。
1875 5月20日17國(guó)共同簽署《米制公約》，并在其框架下成立了國(guó)際計(jì)量大會(huì)（CGPM）、國(guó)際計(jì)量委員會(huì)（CIPM）和國(guó)際計(jì)量局（BIPM）。CGPM旨在討論并決定有關(guān)單位制修訂的事項(xiàng)。CIPM負(fù)責(zé)審核有關(guān)單位制的各項(xiàng)討論和建議，并監(jiān)督BIPM的日常工作。BIPM主要承擔(dān)行政工作和保管國(guó)際原器標(biāo)準(zhǔn)裝置。當(dāng)時(shí)就MKS單位制達(dá)成一致，與CGS單位制類似，其包含米、千克和秒三個(gè)基本單位。其中，米和千克均是基于實(shí)物來(lái)定義，秒是基于天文秒來(lái)定義。
1889 第1屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)了米和千克的新國(guó)際原器。
1901 喬凡尼·喬治（意大利工程學(xué)家）向意大利電工協(xié)會(huì)提出一種新的單位制，建議將電學(xué)單位納入到MKS單位制中，成為繼千克、米和秒之后的第四個(gè)基本單位。
1921 對(duì)《米制公約》進(jìn)行修訂，以擴(kuò)大BIPM在計(jì)量新領(lǐng)域的業(yè)務(wù)活動(dòng)。
1927 CIPM建立國(guó)際電能咨詢委員會(huì)（CCE），即現(xiàn)在的國(guó)際電磁咨詢委員會(huì)（CCEM）。這也是CIPM建立的第一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的國(guó)際咨詢委員會(huì)。
1935 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）開(kāi)始采用MKS單位制。
1939 國(guó)際電能咨詢委員會(huì)推薦采用基于米、千克和秒的MKS單位制。
1946 CIPM通過(guò)MKS單位制（米、千克和秒），代替之前在用的電學(xué)單位制——“國(guó)際制”。這一舉措早在1933年就開(kāi)始計(jì)劃，是創(chuàng)建SI的第一步。
1948 第9屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)提出，CIPM應(yīng)開(kāi)展國(guó)際調(diào)研，然后基于研究結(jié)果，為建立統(tǒng)一實(shí)用的測(cè)量單位制而提供建議，且單位制在全球適用。
1954 CGPM決定，分別將安培、開(kāi)爾文和坎德拉列為電流、熱力學(xué)溫度和發(fā)光強(qiáng)度的基本單位。
1960 第11屆CGPM將包含六個(gè)基本單位的單位制命名為國(guó)際單位制（SI），即：米、千克、秒、安培、開(kāi)爾文和坎德拉。此次會(huì)議還采用了米的新定義。
1967 秒被重新定義為“原子秒”，這一定義是基于銫原子的特性。
1971 第14屆CGPM將摩爾（物質(zhì)的量的基本單位）列為SI基本單位之一。
1979 從單色輻射的角度，坎德拉被重新定義。
1983 米的定義為光在真空中于1/299 792 458秒內(nèi)行進(jìn)的距離，這是SI中的基本單位首次以基本常數(shù)——光速來(lái)定義。
1990 基于量子現(xiàn)象，歐姆和伏特均采用新的實(shí)用約定值。
2018 11月16日 SI中的四個(gè)基本單位，將基于物理常數(shù)重新定義。因此，1990年約定值也將不再使用。
2019 5月20日 新SI正式生效。
