“量子化变更”大家谈:迎接计量测试新时代的到来

计量资讯腾讯大楚网2019-05-14 15:56

今年的“5.20”世界计量日,注定要在人类计量史上写上浓墨重彩的一笔。从这一天开端,国际单位制中的质量单位千克、电流单位安培、温度单位开尔文和物质量单位摩尔,将改用物理学常数来定义。这样,全部7个基础量中除发光强度单位坎德拉外,包含时间单位秒和长度单位米在内的其余6个,都实现了用物理学常数定义。这标记人类计量运动正式告别以实物器具做标准的时代,进入了量子时代。

新的定义的根据可靠吗?答复是断定的。物理学常数是相对论、量子力学的支柱,经历了长达一百来年的检验,是很可靠的。比如说,长度米定义为光在真空中于1/299 792 458秒时间间隔内所经路径的长度,是基于真空中光速不变这样一个事实。各国的科学家花了很多精力,想要证明光速是变更的,但成果都是无功而返,反而是进一步证明了光速的不变性。

新的定义精度是高了还是低了?实际是高了,而且高很多。科学研究证明,任何一个实物器具定义的物理量值都不可能永远保持不变。保存在法国巴黎的国际千克原器,在1889-1989年的100年间里,质量精度产生了大约0.05毫克的变更。新的定义采用普朗克常数来定义千克,精度要高得多,这是因为普朗克常数本身的精度是很高的,而且也不会随着时间变更。

这样定义会不会使测量基准变得虚无缥缈,影响到实用性呢?也不会。随着科学技巧的发展,复现新的国际计量单位制的单位量值是不难的,可以随时随地进行,实际上是方便了利用。过去,将量值基准定义在实物器具,这种标准需要层层传递,效率很低,用起来是不太方便的。

国际单位制与我们的日常生活息息相干。大家熟悉的卫星导航,就要用到两个基础定义,一个是秒的定义,一个是米的定义。如果能够将光流传1米的时间测准,卫星导航系统的定位精度就可以达到1米。这个时间测量精度是很高的,必须用原子钟来完成。而原子钟是不是足够正确,则需要和国际秒长定义比一比。

让我们一起走进计量测试新时代!在这个新时代里,人类社会将变得更加有序、高效、进步和繁荣。

“量子化变更”大家谈:迎接计量测试新时代的到来

(2019年5月13日于武汉物数所)

梅刚华,1955年出身,湖北省武汉市人,毕业于武汉大学。中国科学院武汉物理与数学研究所研究员,博士生导师,原子频标研究部主任,中科院原子频标重点实验室主任;中科院卫星导航总体部副总工程师,中国计量测试学会时频专业委员会副主任,湖北省计量测试学会副理事长。长期从事星载原子钟研究。发表学术论文72篇,获创造专利13件。获国家科技进步特等奖、国家技巧创造二等奖、湖北省技巧创造一等奖和部队科技进步一等奖各1项,获全国创新争先奖、中国航天基金奖和湖北省精彩专业技巧人才等荣誉表扬。

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