世界计量日 World Metrology Day

5月20日是世界计量日（World Metrology Day）

1875年5月20日，17个国家的代表在法国巴黎签署了政府间协议《米制公约》（The Metre Convention），成立了米制公约组织。这是世界上成立时间最早、最主要的政府间国际计量组织，是一个用以保证测量单位全球统一的永久性的国际框架。

今天，该组织已拥有52个正式成员国，而几乎世界所有国家及其人民都是这一框架的永久受益者，包括你和我。

1977年我国正式加入米制公约组织，就是从那时起，我国结束了历史上英制、俄制、中国古代制等多种测量制度并行的混乱局面，从计量的角度，为经济全球化和便利的国际贸易奠定 基础。

为纪念《米制公约》的签署，每年的5月20日被定为世界计量日。这一天也是全世界受益于《米制公约》国家和人民共同庆祝一个多世纪以来在这一公约的框架下世界科学、技术和经济社会发展巨大成就的一天。

为此，国际计量局特别发起了“世界计量日” 宣传项目，设计制作了多样的宣传产品，并授权各国的国家计量院将其翻译成本国语言的版本。

 

计量是什么？

计量是关于测量的科学，是用以实现测量单位统一和量值准确可靠的一切科研和管理活动。

其实，从小时候认识表针开始，我们就在测量时间；从上学时拿起格尺开始，我们就在测量距离…… 测量活动几乎发生在我们日常生活的方方面面，但是“计量”一词对很多人来讲却很陌生，计量和测量的区别到底是什么呢？

应该说，计量的本质就是测量，但它不是普通的测量，它作为一种科学，要实现三个根本目的，而这也恰恰是计量的本质特征：

1. 保证测量单位的统一

2. 保证量值的准确、可靠和相互之间的可比性

3. 实现测量数据的全球互认  

国际千克元器（最准的1kg哦）  

为更好地理解这些，让我们举个例子吧，我们的手表一年中有几分钟的误差是可以允许的，民用的测量不需那么高的准确度，但是全球定位系统（GPS）对时间的精准性就有着极高的要求，时间越准确其定位精度越高，在民用定位和军事应用上发挥着重要作用，我国目前的时间频率基准可以准确到800万年不差一秒。

又如医疗、食品等与人类健康密切相关的领域，医用X射线过量会对人体造成伤害、食品药品中的有害成分也只能被允许在一定的范围内。如何准确了解辐射量和成分的含量呢？这只能靠计量科技来解决了。

再如,我国对出口产品有关指标的测量数据如何得到国外机构的认可? 这就需要国家之间对其测量能力互相承认，这对于国际贸易的公平与便利是非常重要的，这样的秩序也是要通过计量来实现的。

计量为什么重要？

上面的例子已经多少让大家体会到点计量的重要了吧？

其实，计量是一种典型的智力资本密集型的科研工作。大批优秀的科学家默默无闻地辛勤钻研，他们不被我们知晓，但他们的研究成果却在广泛的领域内服务着我们的世界、我们的国家，我们每一个人。

但是，计量却不仅仅是科学家们的工作，它对于我们每一个人都至关重要。人类社会中一个个无形又复杂的网络，如生产、服务、贸易、通信等等，每个网络的高效可靠运转都要依赖准确可靠的测量科学和技术，例如，

准确可靠的测量，让制造商能够精确加工各类规格的产品和完成产品测试，并保证国际贸易的公平性;

卫星导航系统和一致的国际时间，让准确定位技术成为可能，让计算机网络全球连通，让飞行即便在能见度极差的夜晚仍能准确降落；

准确的化验结果，让医生出具准确的诊断，保证我们的生命健康

准确可靠的测量，让司机们相信加油站灌进去的油确实没有短斤少两

……

 

这样的例子举不胜数，计量，真实地影响着我们的世界，我们的生活。

随着经济全球化和科学技术的快速发展，计量在国家经济和高科技背景下的国际竞争中的地位和作用日趋显著。从空间定位技术的准确性，到纳米、新材料等新兴技术的发展，到全球环境工作中的测量问题，再到食品药品安全工作中的成分测量，国家计量技术水平（国家测量能力）已成为世界各国提高科技创新水平、推动经济发展、促进社会进步、维护国家安全、增强贸易竞争力、提高国家综合国力和实现高新技术产业化的重要技术手段和基础保障，受到了各国政府的高度重视。

计量界中的诺贝尔获奖者

美国哈佛大学物理学教授美国科学家罗伊.格劳伯（Roy J. Glauber，1925-），美国标准与技术研究院（NIST，美国的国家计量院）资深研究员、JILA实验室研究人员约翰.霍尔（John L. Hall，1934-），德国科学家特奥多尔.亨施（Theodor W. Hansch，1941-）因对基于原子物理和量子光学的精密测量技术的发展作出的贡献，共同获得2005年诺贝尔物理学奖。

对时间的精确测量主要依靠原子跃迁的频率，但在原子运动的状态下，测量不太精确。而利用激光技术将原子冷却后使之速度降低，就可以作出精确测量。霍尔的研究，主要结合了原子物理和量子光学，在精确测量方面作出了杰出的贡献。该技术应用于激光冷却铯原子喷泉钟的建立。

美国标准与技术研究院（NIST）研究员、JILA实验室研究人员艾里克.科纳尔（Eric A. Cornell，1961-），德国科学家沃尔夫冈.凯特纳（Wolfgang Ketterle，1957-），美国科罗拉多大学玻尔多分校教授、JILA实验室研究人员卡尔.威尔曼（Carl E. Wieman，1951-）因在碱性原子稀薄气体的玻色－爱因斯坦凝聚态，以及凝聚态物质性质早期基础性研究方面取得的成就，共同获得2001年诺贝尔物理学奖。

人们都知道激光与普通灯光不同，在激光中所有光粒都具有相同的能量与振荡，因此如何控制其它光束达到同样的状态一直就是对物理科学家的一种挑战。1924年印度物理学家玻色提出了一个关于光粒计算的重要理论，并将结果发给了爱因斯坦，爱因斯坦将这一理论扩展扩展到了特定类型的原子。爱因斯坦预计，如果这种类型的原子气体被降低到极低的温度，那么所有的原子就会突然聚集在一种尽可能低的能量状态。这种过程与从气体中滴下一滴液体相似，因此称为玻色-爱因斯坦冷凝，上述三位物理学家的成就在于成功证实了这一理论。

美国加州斯坦福大学朱棣文（Stephen Chu，1948-）、法兰西学院和高等师范学院教授科恩.塔诺季（Claude Cohen-Tannoudji，1933-）和美国国家标准与技术研究院（NIST）科学家威廉.菲利普斯（William D.Phillips，1948-）因在发展用激光冷却并俘获原子方法方面所作的贡献获得1997年诺贝尔物理学奖。

操纵和控制单个原子一直是物理学家追求的目标。物理学家开发了用激光把气体冷却到微开温度范围的各种方法，并且把冷却了的原子悬浮或拘捕在不同类型的“原子陷阱”中。在这里面，个别原子可以以极高的精确度得到研究，从而确定它们的内部结构。

德国科学家埃瑞尼斯特.鲁斯卡（Ernst Ruska,1906-1988）因在电子光学方面的基础性研究以及研制出第一台电子显微镜，德国科学家哥德.宾尼（Gerd Binnig, 1947-），瑞士科学家亨利瑞齐.罗雷尔（Heinrich Rohrer, 1933-）因研制出扫描隧道显微镜（STM），共同获得1986年度诺贝尔物理学奖。

扫描隧道显微镜具有原子级高分辨率，结构小巧、操作方便，它的应用使对微观领域一系列新科学技术的探索成为可能，如纳米电子学、纳米材料学、纳米显微学、表面科学、纳米生物学、纳米机械学等, STM已成为纳米科学研究的主要工具。

德国物理学家冯.克利钦（Klaus von Klitzing，1943-）因其发现了量子化霍尔效应获得1985年诺贝尔物理学奖。

量子化霍尔效应是一个对整个计量系统具有重大影响的现象，量子化霍尔电阻与传统的实物电阻受温度、湿度等环境影响不同，完全取决于基本物理常数，理论上没有误差。基于这一原理，我院首席研究员、中国科学院院士张钟华挂帅的项目组以创新性的方法攻破关键技术难点，建立了我国的量子化霍尔电阻基准，其不确定度达到了2.4×10-10，优于国外同类装置十倍，位列国际同类基准之首。该成果获得2007年国家科技进步一等奖。

德国物理学家、柏林大学教授马克思.普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858-1947），因在黑体辐射研究中引入能量量子，获1918年诺贝尔物理学奖。

普朗克是量子理论的奠基人之一。他首先推出普朗克常量h并首先给出h和k的数值。他认为h、光速C和万有引力常量G是三个重要的普适常量，作为定义质量、长度、时间的自然单位制的基本量。1900年12月14日，他在德国物理学会宣读了《关于正常光谱的能量分布定律的理论》，总结了上述理论。这一天成了量子论的诞生日。普朗克关于辐射系统与辐射场间不连续的量子交换概念，打破了经典物理学的框架，开辟了物理学历史的一个新纪元，并对科技以及人类社会的发展产生了极其深远的影响。

在计量领域，正是量子物理的诞生使得量子计量基标准成为可能，它取代了传统的实物基标准。目前，在国际单位制的7个基本量中，质量单位“千克”是唯一一个仍然采用实物基准的基本量单位。

 

国家计量院

世界各国都有自己的国家计量院（National Metrology Institutes, NMIs），国家计量院在国际米制公约的框架下，一方面不断探索计量科学前沿研究，获取更高的测量不确定度和探索更精密的测量方法，另一方面通过国际比对，实现国家计量院间量值的一致可比，从而实现“测量量值准确、单位全球统一”这一计量科学的最终使命。

我国的国家计量院，就是中国计量科学研究院（以下简称中国计量院）。

中国计量院成立于1955年，隶属国家质量监督检验检疫总局，是国家级公益性科研事业单位、我国最高的计量科学研究中心和国家级法定技术机构，是我国量值溯源的源头。

中国计量院以研究、建立具有最高准确度和可靠性的国家测量基准和先进的测量技术，服务国家战略和经济社会发展为使命，主要任务包括：

1）研究、建立国家计量基、标准 (含化学领域的标准物质)，并进行国际比对，保证基准量值与国际的一致；

2）建立并保持高水平的校准测量能力，通过开展校准、检定等服务，进行量值传递，保证全国量值的统一；

3）紧跟科学发展趋势，服务国家战略和民生需要，开展共性、基础性和关键性计量科学和先进测量技术的研究，为国家的产业发展、国际贸易、科学研究、人类生活等各个方面提供必要的技术支撑手段。

截至2008年12月31日, 中国计量院共有在职职工755人，包含1 位工程院院士（首席研究员之一）、3 位院首席研究员、58 名研究员、185 名副研究员和高级工程师。科研人员中有博士80人、硕士149人，中国计量院是国家教育部批准的硕士授予点、博士后工作站。

中国计量院下设了9个研究所，从事着长度、热工、力学、光学、电磁、声学、化学、无线电、电离辐射与医学、标准物质、生物、能源、环境等领域计量基准、标准的研究和测量方法的研究。目前，已在多个学科和领域建立国家基准125项、标准223项、国家有证标准物质570种（其中一级230项，二级340项），累计参加国际关键和辅助比对216项，有690项校准和测量能力(CMC)发布在国际计量局关键比对数据库(KCDB)中，数量在所有国家中位列第九。

建院50多年来，中国计量科学研究院以瞄准国际计量科学前沿，满足国家科技、经济和社会的发展及高新技术应用需要为目标，开展了大量的计量基础性、前瞻性和综合性的技术研究，共获得国家级科技奖70项、部委级科技奖300多项。特别值得一提的是，中国计量院连续三年获得国家科技进步奖：2006年以李天初首席研究员为项目负责人的“激光冷却铯原子喷泉时间频率基准装置”获一等奖、2007以张钟华院士为项目负责人的“量子化霍尔电阻基准”获一等奖、2008年以臧二军研究员为项目负责人的“532 nm波长激光频率标准”获二等奖。中国计量院的科技成果为我国的国民经济建设、高新技术的发展和社会进步起到了重要的支撑作用。

中国计量院拥有两个院区，一个是位于北三环东路的和平里院区，另一个是投资7.5亿元人民币、于2009年初投入试运行的昌平院区。

昌平院区座落于北京昌平区十三陵自然保护区，由于周围禁止工业开发，因此具备优良的环境稳定性，经测试证明附近无振动、交变磁场、射频、噪声等干扰，满足开展精密科研工作的要求。昌平院区拥有世界一流的科研环境条件和仪器设备，将侧重开展生命科学、纳米、食品安全、医学、能源、材料、量子器件制造、环境等领域相关计量科学和测量技术的研究。2009年1月，我院与清华大学签订协议，在昌平实验基地建设 “精密测量联合实验室”。

今后，我们将一方面依托国际一流的实验环境条件和高端实验设备，开展前沿研究、高端研究，另一方面通过科研条件的开放共享，与国内外知名机构和科技家开展合作研究，形成高层次科研人才队伍的长效培养与交流机制，最终将昌平基地将成为集条件、人才、项目为一体的计量科技基础条件共享平台，成为我国重要的基础研究、应用研究和高新检测技术研发的研究基地和人才培育基地。  

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