世界计量日知识

前言 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 成立 了米制公约组织 自此 世界上成立时间最早 致力于国际计量科技合作的政府间组织成 立 一个用以保证全球测量准确一致的永久性国际框架正式形成 今天 该组织已拥有包括所有主要工业化国家在内的 55 个正式成员国和 34 个附属成 员经济体 而实际上 全世界每个国家的人民都是这一框架的直接受益者 137 年来 计 量 也从最初仅以米和千克作为参考标准 到现在延伸至生命科学 纳米技术等诸多新兴 和高科技领域进行复杂问题的探索 从最初主要服务于工业生产和贸易 到如今为应对气 候变化 医疗健康 节能环保等领域人类面临的全球性挑战提供至关重要的科技支撑 为纪念 米制公约 的签署 5 月 20 日被定为世界计量日 为庆祝这个日子 国际计 量局 BIPM 自 2000 年起发起了 世界计量日 活动 先后选择中小企业 健康 环境 体育 商业 科技 化学 安全等为主题 与国际法制计量组织 OIML 及某些国家计 量院合作 设计发布海报 并自 2005 年起发表局长致辞 授权各国的国家计量院翻译成本 国语言版本 本文选择了 2007 年以来的历年世界计量日进行综述 借此传递国际计量工作者们的心 声 诚挚邀请全球 米制公约 的受益者与我们一起 庆祝一个多世纪以来 在计量支撑 下的 世界科学技术和经济社会发展的光辉成就 让越来越多的人了解计量在生活的方方 面面所发挥的通常不为人知的重要作用 世界计量日 主题综述 2012 年 计量保障安全 We measure for your safety 2011 年 化学测量 为了美好生活和未来 Chemical measurements for our life our future 联合国教科文组织 UNESCO 和国际理论和应用化学联合会 IUPAC 共同将 2011 年定为 国际化学年 以庆祝这一学科的发展及其对于人类社会的贡献 正好 2011 年也 是诺贝尔化学奖第一次授予女性 居里夫人 100 周年 为此 2011 年的国际计量日沿用 了 国际化学年 的主题 为了美好生活和未来 化学计量是个充满挑战和发展潜力的研究领域 与社会的可持续发展和人类的生命质 量息息相关 例如 在气候变化问题上 准确的测量数据是实现温室气体长期监测 了解 它们在辐射和气候变化模型中的应用以及监测减灾活动成效的一个先决条件 在食品安全 领域 一系列与食品安全有关的分析 如污染物分析 添加剂分析 农药兽药残留分析等 全部依赖于计量科研人员建立的标准物质和标准方法 准确的测量为食品符合安全标准提 供科学的数据支撑 在能源领域 人类共同的目标是提高能效 降低污染 碳排放的测量 已成为重要的研究领域 生物燃料 由于其组成比传统的矿物质燃料复杂得多 要求有一 系列新的标准物质和测量方法来支持其质量控制和贸易 所有已知的物质都是由纯化学元素或者几种化学元素构成的化合物组成的 我们不但 要去测量数以千计的化合物 而且其浓度范围如今可以小到十亿分之几 甚至万亿分之 几 化学计量将是国际计量科技工作者们面临的一个艰巨且富有乐趣的挑战 2010 年 科技中的测量 科技创新之桥 Measurements in Science and Technology a bridge to innovation 2010 年 时任国际计量局局长 Andrew Wallard 博士说 作为一名计量学家的幸福之 一 就是计量始终带我领略科学的前沿 在 2000 年 米制公约 签署 125 周年 美国能 源部部长 一度也从事过与计量有关科学研究的朱棣文教授曾说过这样一句话 准确的测 量是物理学的核心 就我个人的经验而言 新的物理发现就将始于下一个小数位 计量与科技创新互为支撑 一方面 科技进步不断为计量研究提供新的科学理论和先 进的实验手段 比如激光这个物理学的奇特发现 也是计量学中的技术创新 计量学家用 激光干涉技术实现了对长度的精确测量 并最终形成了现行的基于激光波长的 米 定义 另一方面 高准确度的测量是科学实验的重要因素 例如爱因斯坦的 相对论 就来自科学 实验 其实验的准确性就依赖于计量 计量与科技创新的密切关系还可从一个世纪以来诺贝尔奖研究成果与计量的关联中得 到证明 冯 克里青因发现量子化霍尔效应获得 1985 年诺贝尔物理学奖 基于该效应建立 的量子化霍尔电阻基准与传统的实物电阻受温度 湿度等环境影响不同 完全建立在基本 物理常数之上 理论上没有误差 埃瑞尼斯特 鲁斯卡等因研制出扫描隧道显微镜 STM 获得 1986 年度诺贝尔物理学奖 STM 的应用使人们对微观领域一系列新科学技术的探索 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 成为 可能 朱棣文等因在用激光冷却并俘获原子方面所作的贡献获得 1997 年诺贝尔物理学奖 原子冷却和囚禁技术应用于时间频率基准 激光冷却铯原子喷泉钟的建立 未来 纳米 新能源 新材料 生物等高技术和新产业的兴起将更加迫切的要求与之 相适应的 能解决复杂问题的测量技术产生 2009 年 商业中的测量 Measurements in Commerce 出口国出具的其产品各项指标的测量数据如何得到进口国的认可 精密制造商如何能 精确加工各类规格的产品并完成产品测试 去加油的司机为什么相信所加的油没有缺斤短 两 这些都依赖于计量 除提供准确的测量数据和先进的测量技术外 计量对于商业与贸易的一个重要作用是实现 了国家之间测量能力的互相承认 并在此基础上实现了国家之间测量数据的互认 这一互 认有助于消除贸易壁垒 帮助各国政府在更广泛的商业和管理领域开展互信合作 1999 年 10 月 38 个米制公约成员国国家计量院的院长和 2 个国际组织的代表在国际 计量局 BIPM 签署了国际计量委员会 CIPM 发起的 国家计量基 标 准和国家计 量院签发的校准与测量证书互认协议 该协议旨在建立由各国国家计量院所保存的国家计 量基 标 准的等效度 提供国家计量院所签发的校准和测量证书的互认 从而为政府和 其他各方在签署国际贸易 商业和法务协议时提供可靠的技术基础 其核心内容是在国际 计量局的主持下 由国际计量委员会 10 个咨询委员会 CIPM CCs 负责 并由各区域计 量组织 RMOs 配合 有计划地开展以米制公约成员国计量院为主体的计量基 标 准 的国际比对 从而给出各国基 标 准的等效度 自实施以来 国际计量互认协议发展迅 速 目前共有 84 个国家和地区以及 3 个国际组织的 87 个机构签署了该协议 对于消除国 际贸易技术壁垒发挥了重要作用 2008 年 体育中的测量 没有测量 就没有竞赛 Measurement in Sport no games without measurement 2008 年是北京奥运年 因此中国计量科学研究院有幸参与了这一年世界计量日的海报 制作 这一年我们要传递的信息是 计量对于现代体育和运动员们很重要 测量 辅以现代摄像技术 在运动员成绩的判定方面发挥了巨大作用 径赛中百分之 一秒的落后就让选手丢掉冠军 而田赛中 1 毫米的差距就是金牌与银牌的区别 同时还要 考虑场地的环境条件 使得运动员不因风速或温度而获得优势或劣势 使得竞赛中使用的 设备 无论是杠铃 赛车 还是足球 都经过了仔细的检查 另外 高新技术也不断为体 育拓展新的极限 我们可以看到用先进材料制造的撑竿跳高的撑竿 赛艇和划桨 以及优 雅而神速的轻量级自行车 正如 19 世纪 80 年代碳纤维首次被用于高尔夫运动那样 体育 永远欢迎新技术的加盟 体育竞赛背后的各种计量科技中 最困难和最有争议的也许就是兴奋剂检测 在这方 面 国际计量局 BIPM 世界反兴奋剂组织 WADA 和澳大利亚国家计量院 NMIA 合作 组织了兴奋剂测量的国际比对 参加这些国际比对的国家计量院在兴奋 剂测量方面的测量能力得到了全球认可 这项活动保证了 如果兴奋剂检测是由这些经过 认可的 测量能力获得全球互认的高水平研究机构进行的 那么 其测量结果就具有很高 的可信度 正是计量 保证着我们对竞赛公平的信心 2007 年 环境中的测量 Measurements in Environment 2007 年的世界计量日选择了一个全球性热点问题 环境问题 环境保护涉及许多技 术 但可以确定的是 精密测量在为气候变化的预测和原因解释提供可靠数据方面 的确 发挥着不可替代的作用 与气候变化或环境问题有关的测量往往异常复杂 因为 它们涉及对大量空气或液体 中存在的微量气体或污染物的测量 尤其是当要测量的物质与其他物质发生相互作用时 测量就变得极其困难 环境测量的准确性依赖于各国计量院建立的标准物质和测量方法 例如 世界气象组 织 WMO 建立了 全球大气监测 Global Atmosphere Watch 活动 一是由若干国家计 量院为其提供温室气体的标准物质 二是世界气象组织参加了国际化学咨询委员会 CCQM 组织的一项温室气体在大气中浓度测量的研究性比对 其中 二氧化碳的测量 结果显示出非常好的一致性 而甲烷的测量结果有些差异 WMO 相应地进行了修正 2006 健康中的计量 Measurement in Health 2005 中小企业 Small and Medium Enterprises 2004 体育世界中的计量 Metrology in the World of Sport 2003 无 2002 家居内外的计量 Metrology in