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【知識】世界計量日”主題綜述

發(fā)布時間：2015-04-14 作者：來源：蔡娟瀏覽：2780

前言

    1875年5月20日，17個國家的代表在法國巴黎簽署了政府間協(xié)議《米制公約》，成立了米制公約組織。自此，世界上成立時間最早、致力于國際計量科技合作的政府間組織成立，一個用以保證全球測量準(zhǔn)確一致的永久性國際框架正式形成。
    今天，該組織已擁有包括所有主要工業(yè)化國家在內(nèi)的55個正式成員國和34個附屬成員經(jīng)濟(jì)體，而實(shí)際上，全世界每個國家的人民都是這一框架的直接受益者。137年來，計量，也從最初僅以米和千克作為參考標(biāo)準(zhǔn)，到現(xiàn)在延伸至生命科學(xué)、納米技術(shù)等諸多新興和高科技領(lǐng)域進(jìn)行復(fù)雜問題的探索；從最初主要服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易，到如今為應(yīng)對氣候變化、醫(yī)療健康、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域人類面臨的全球性挑戰(zhàn)提供至關(guān)重要的科技支撐。
    為紀(jì)念《米制公約》的簽署，5月20日被定為世界計量日。為慶祝這個日子，國際計量局(BIPM)自2000年起發(fā)起了“世界計量日”活動，先后選擇中小企業(yè)、健康、環(huán)境、體育、商業(yè)、科技、化學(xué)、安全等為主題，與國際法制計量組織(OIML)及某些國家計量院合作，設(shè)計發(fā)布海報，并自2005年起發(fā)表局長致辭，授權(quán)各國的國家計量院翻譯成本國語言版本。
    本文選擇了2007年以來的歷年世界計量日進(jìn)行綜述，借此傳遞國際計量工作者們的心聲:誠摯邀請全球《米制公約》的受益者與我們一起，慶祝一個多世紀(jì)以來，在計量支撐下的，世界科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的光輝成就，讓越來越多的人了解計量在生活的方方面面所發(fā)揮的通常不為人知的重要作用。

“世界計量日”主題綜述

    2012年:計量保障安全(We measure for your safety)
    2011年:化學(xué)測量，為了美好生活和未來(Chemical measurements，for our life，our future)
    聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)共同將2011年定為“國際化學(xué)年”，以慶祝這一學(xué)科的發(fā)展及其對于人類社會的貢獻(xiàn)。正好，2011年也是諾貝爾化學(xué)獎第一次授予女性??居里夫人100周年。為此，2011年的國際計量日沿用了“國際化學(xué)年”的主題??“為了美好生活和未來”。
    化學(xué)計量是個充滿挑戰(zhàn)和發(fā)展?jié)摿Φ难芯款I(lǐng)域，與社會的可持續(xù)發(fā)展和人類的生命質(zhì)量息息相關(guān)。例如，在氣候變化問題上，準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)溫室氣體長期監(jiān)測、了解它們在輻射和氣候變化模型中的應(yīng)用以及監(jiān)測減災(zāi)活動成效的一個先決條件。在食品安全領(lǐng)域，一系列與食品安全有關(guān)的分析，如污染物分析、添加劑分析、農(nóng)藥獸藥殘留分析等全部依賴于計量科研人員建立的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)方法，準(zhǔn)確的測量為食品符合安全標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。在能源領(lǐng)域，人類共同的目標(biāo)是提高能效、降低污染。碳排放的測量已成為重要的研究領(lǐng)域；生物燃料，由于其組成比傳統(tǒng)的礦物質(zhì)燃料復(fù)雜得多，要求有一系列新的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和測量方法來支持其質(zhì)量控制和貿(mào)易。
    所有已知的物質(zhì)都是由純化學(xué)元素或者幾種化學(xué)元素構(gòu)成的化合物組成的。我們不但要去測量數(shù)以千計的化合物，而且其濃度范圍如今可以小到十億分之幾，甚至萬億分之幾……化學(xué)計量將是國際計量科技工作者們面臨的一個艱巨且富有樂趣的挑戰(zhàn)!
    2010年:科技中的測量??科技創(chuàng)新之橋(Measurements in Science and Technology??a bridge to innovation)
    2010年，時任國際計量局局長Andrew Wallard博士說:“作為一名計量學(xué)家的幸福之一，就是計量始終帶我領(lǐng)略科學(xué)的前沿”。在2000年《米制公約》簽署125周年，美國能源部部長、一度也從事過與計量有關(guān)科學(xué)研究的朱棣文教授曾說過這樣一句話:“準(zhǔn)確的測量是物理學(xué)的核心，就我個人的經(jīng)驗(yàn)而言，新的物理發(fā)現(xiàn)就將始于下一個小數(shù)位”。
    計量與科技創(chuàng)新互為支撐。一方面，科技進(jìn)步不斷為計量研究提供新的科學(xué)理論和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段。比如激光這個物理學(xué)的奇特發(fā)現(xiàn)，也是計量學(xué)中的技術(shù)創(chuàng)新，計量學(xué)家用激光干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對長度的精確測量，并最終形成了現(xiàn)行的基于激光波長的“米”定義。另一方面，高準(zhǔn)確度的測量是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要因素。例如愛因斯坦的“相對論”就來自科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性就依賴于計量。
    計量與科技創(chuàng)新的密切關(guān)系還可從一個世紀(jì)以來諾貝爾獎研究成果與計量的關(guān)聯(lián)中得到證明。馮?克里青因發(fā)現(xiàn)量子化霍爾效應(yīng)獲得1985年諾貝爾物理學(xué)獎，基于該效應(yīng)建立的量子化霍爾電阻基準(zhǔn)與傳統(tǒng)的實(shí)物電阻受溫度、濕度等環(huán)境影響不同，完全建立在基本物理常數(shù)之上，理論上沒有誤差。埃瑞尼斯特?魯斯卡等因研制出掃描隧道顯微鏡(STM)獲得1986年度諾貝爾物理學(xué)獎。STM的應(yīng)用使人們對微觀領(lǐng)域一系列新科學(xué)技術(shù)的探索，如納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米顯微學(xué)、表面科學(xué)、納米生物學(xué)、納米機(jī)械學(xué)等，成為可能。朱棣文等因在用激光冷卻并俘獲原子方面所作的貢獻(xiàn)獲得1997年諾貝爾物理學(xué)獎。原子冷卻和囚禁技術(shù)應(yīng)用于時間頻率基準(zhǔn)??激光冷卻銫原子噴泉鐘的建立。
    未來，納米、新能源、新材料、生物等高技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的興起將更加迫切的要求與之相適應(yīng)的、能解決復(fù)雜問題的測量技術(shù)產(chǎn)生。
    2009年:商業(yè)中的測量(Measurements in Commerce)
    出口國出具的其產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)的測量數(shù)據(jù)如何得到進(jìn)口國的認(rèn)可？精密制造商如何能精確加工各類規(guī)格的產(chǎn)品并完成產(chǎn)品測試？去加油的司機(jī)為什么相信所加的油沒有缺斤短兩？這些都依賴于計量。
    除提供準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)和先進(jìn)的測量技術(shù)外，計量對于商業(yè)與貿(mào)易的一個重要作用是實(shí)現(xiàn)了國家之間測量能力的互相承認(rèn)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了國家之間測量數(shù)據(jù)的互認(rèn)。這一互認(rèn)有助于消除貿(mào)易壁壘，幫助各國政府在更廣泛的商業(yè)和管理領(lǐng)域開展互信合作。
    1999年10月，38個米制公約成員國國家計量院的院長和2個國際組織的代表在國際計量局(BIPM)簽署了國際計量委員會(CIPM)發(fā)起的《國家計量基(標(biāo))準(zhǔn)和國家計量院簽發(fā)的校準(zhǔn)與測量證書互認(rèn)協(xié)議》。該協(xié)議旨在建立由各國國家計量院所保存的國家計量基(標(biāo))準(zhǔn)的等效度，提供國家計量院所簽發(fā)的校準(zhǔn)和測量證書的互認(rèn)，從而為政府和其他各方在簽署國際貿(mào)易、商業(yè)和法務(wù)協(xié)議時提供可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。其核心內(nèi)容是在國際計量局的主持下，由國際計量委員會10個咨詢委員會(CIPM CCs)負(fù)責(zé)，并由各區(qū)域計量組織(RMOs)配合，有計劃地開展以米制公約成員國計量院為主體的計量基(標(biāo))準(zhǔn)的國際比對，從而給出各國基(標(biāo))準(zhǔn)的等效度。自實(shí)施以來，國際計量互認(rèn)協(xié)議發(fā)展迅速，目前共有84個國家和地區(qū)以及3個國際組織的87個機(jī)構(gòu)簽署了該協(xié)議，對于消除國際貿(mào)易技術(shù)壁壘發(fā)揮了重要作用。
    2008年:體育中的測量??沒有測量，就沒有競賽(Measurement in Sport??no games without measurement)
    2008年是北京奧運(yùn)年，因此中國計量科學(xué)研究院有幸參與了這一年世界計量日的海報制作。這一年我們要傳遞的信息是:計量對于現(xiàn)代體育和運(yùn)動員們很重要!
    測量，輔以現(xiàn)代攝像技術(shù)，在運(yùn)動員成績的判定方面發(fā)揮了巨大作用:徑賽中百分之一秒的落后就讓選手丟掉冠軍，而田賽中1毫米的差距就是金牌與銀牌的區(qū)別；同時還要考慮場地的環(huán)境條件，使得運(yùn)動員不因風(fēng)速或溫度而獲得優(yōu)勢或劣勢，使得競賽中使用的設(shè)備，無論是杠鈴、賽車，還是足球，都經(jīng)過了仔細(xì)的檢查。另外，高新技術(shù)也不斷為體育拓展新的極限，我們可以看到用先進(jìn)材料制造的撐竿跳高的撐竿、賽艇和劃槳，以及優(yōu)雅而神速的輕量級自行車。正如19世紀(jì)80年代碳纖維首次被用于高爾夫運(yùn)動那樣，體育永遠(yuǎn)歡迎新技術(shù)的加盟。
    體育競賽背后的各種計量科技中，最困難和最有爭議的也許就是興奮劑檢測。在這方面，國際計量局(BIPM)、世界反興奮劑組織(WADA)和澳大利亞國家計量院(NMIA)合作，組織了興奮劑測量的國際比對，參加這些國際比對的國家計量院在興奮劑測量方面的測量能力得到了全球認(rèn)可。這項(xiàng)活動保證了，如果興奮劑檢測是由這些經(jīng)過認(rèn)可的、測量能力獲得全球互認(rèn)的高水平研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，那么，其測量結(jié)果就具有很高的可信度。
    正是計量，保證著我們對競賽公平的信心。
    2007年:環(huán)境中的測量(Measurements in Environment)
    2007年的世界計量日選擇了一個全球性熱點(diǎn)問題??環(huán)境問題。環(huán)境保護(hù)涉及許多技術(shù)，但可以確定的是，精密測量在為氣候變化的預(yù)測和原因解釋提供可靠數(shù)據(jù)方面，的確發(fā)揮著不可替代的作用。
    與氣候變化或環(huán)境問題有關(guān)的測量往往異常復(fù)雜。因?yàn)?，它們涉及對大量空氣或液體中存在的微量氣體或污染物的測量，尤其是當(dāng)要測量的物質(zhì)與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用時，測量就變得極其困難。
    環(huán)境測量的準(zhǔn)確性依賴于各國計量院建立的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和測量方法。例如，世界氣象組織(WMO)建立了“全球大氣監(jiān)測(Global Atmosphere Watch)”活動，一是由若干國家計量院為其提供溫室氣體的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；二是世界氣象組織參加了國際化學(xué)咨詢委員會(CCQM)組織的一項(xiàng)溫室氣體在大氣中濃度測量的研究性比對，其中，二氧化碳的測量結(jié)果顯示出非常好的一致性，而甲烷的測量結(jié)果有些差異，WMO相應(yīng)地進(jìn)行了修正。
    2006:健康中的計量(Measurement in Health)
    2005:中小企業(yè)(Small and Medium Enterprises)
    2004:體育世界中的計量(Metrology in the World of Sport)
    2003:無
    2002:家居內(nèi)外的計量(Metrology in and around the Home)
    2001:國際單位制(SI)導(dǎo)出單位(SI Derived units)
    2000:國際單位制(SI)基本單位(SI Base units)