ISO 80000-122019AMD12025 修正案1-数量和单位-第12部分凝聚态物理标准立项发展报告

修正案1-数量和单位-第12部分：凝聚态物理标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-Quantitiesandunits-Part12:Condensedmatterphysics摘要凝聚态物理作为现代物理学中规模最大、应用最广泛的学科领域之一，其基本物理量与单位体系的国际标准化工作对于全球科学研究、高等教育、工程技术及产业应用具有基础性支撑作用。ISO80000-12:2019《数量和单位第12部分：凝聚态物理》是国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合制定的量与单位系列标准的重要组成部分，系统规定了凝聚态物理领域所涉及的基本量、导出量及其单位的定义、名称、符号与使用规则。随着凝聚态物理研究的迅速拓展——包括拓扑绝缘体、高温超导、二维材料、量子霍尔效应等新兴领域的蓬勃发展，原有标准在物理量覆盖范围、术语定义精度以及符号表示等方面已难以完全适应当前学科前沿与工程实践的需求。在此背景下，IEC于2025年7月24日正式发布ISO80000-12:2019/AMD1:2025修正案，对原标准中的若干物理量定义、符号表述及注释内容进行了系统修订与补充。本报告从标准立项背景、修订内容、技术价值、应用前景及参与单位等多个维度对该修正案进行全面阐述与分析，旨在为标准使用者提供系统的技术解读与实施参考。关键词：凝聚态物理；量和单位；ISO80000-12；标准化修订；国际电工委员会；物理量定义Keywords:Condensedmatterphysics;Quantitiesandunits;ISO80000-12;Standardizationamendment;IEC;Physicalquantitydefinitions一、引言1.1标准修订背景凝聚态物理学是研究由大量微观粒子（原子、分子、离子、电子等）组成的凝聚态物质的宏观物理性质与微观运动规律的学科。该领域涵盖了固体物理、液体物理、软物质物理、低温物理等多个重要分支，是材料科学、半导体技术、光电子技术、量子信息技术等众多高新技术产业的理论基础。ISO80000系列标准由国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合制定，是全球量和单位领域最具权威性的基础标准体系。该系列标准取代了此前的ISO31系列标准，并在体系结构、术语定义和符号规范等方面进行了全面更新。其中，ISO80000-12专门针对凝聚态物理领域的量与单位进行了系统规范。ISO80000-12:2019标准自发布以来，在全球凝聚态物理研究、教学和工程应用中发挥了重要的规范与指导作用。然而，近五年来凝聚态物理领域经历了迅猛发展：拓扑量子态研究取得突破性进展、二维材料（如石墨烯及过渡金属硫化物）研究持续深化、量子计算与量子通信技术加速推进、机器学习方法深度渗透凝聚态物理研究范式——这些新兴方向的不断涌现对量与单位的标准化工作提出了新的需求。1.2标准修订的必要性具体而言，本标准修订的必要性体现在以下几个关键层面：第一，新兴物理量的规范化需求。拓扑绝缘体、外尔半金属等新型量子材料的研究催生了一系列具有明确物理意义的新概念与新物理量，如拓扑不变量（Topologicalinvariant）、陈数（Chernnumber）、贝里曲率（Berrycurvature）等，这些物理量尚未在ISO80000-12:2019中得到系统界定。与此同时，二维材料（如石墨烯及过渡金属硫化物）的能带结构、激子物理等研究亦涉及多个特殊物理量的定义与符号规范问题。第二，术语精确性的提升需求。随着凝聚态物理研究的深入，部分原有物理量的定义边界日趋清晰，某些量的适用范围和物理内涵发生了变化。对部分量的名称、符号及定义的精确化修订，有助于消除歧义，提升国际科学交流的准确性。例如，磁振子（magnon）输运、自旋电流等自旋电子学领域的概念在近年来的研究中获得了更为精确的物理定义。第三，与国际单位制（SI）新定义的协调需求。2019年5月20日起，国际单位制基本单位实现全面重新定义（基于基本物理常数的固定值），千克、安培、开尔文、摩尔等基本单位的定义均发生根本性变化。ISO80000-12:2019中的部分物理量定义和表述需要与SI新定义保持严格一致，以确保标准和单位体系的内部统一性。第四，跨学科应用的协同需求。凝聚态物理与化学、材料科学、生物学、信息科学等学科日益交叉融合，部分物理量在其他学科领域中的使用频率和重要性不断提升。通过标准修订，能够为跨学科的科学交流和技术合作提供更加清晰、规范的量和单位基础。1.3标准基本信息本修正案的详细基本信息如下：-标准编号：ISO80000-12:2019/AMD1:2025-标准名称：修正案1-数量和单位-第12部分：凝聚态物理-英文名称：Amendment1-Quantitiesandunits-Part12:Condensedmatterphysics-标准状态：现行-发布机构：国际电工委员会（IEC）-分类号：量和单位-发布日期：2025年7月24日-发布年份：2025年-国别：国际组织-语言：英语二、标准主要内容概述2.1标准适用范围与结构体系ISO80000-12:2019标准确立了凝聚态物理领域中使用的各种物理量的名称、定义、符号、单位及其使用规则。该标准适用于凝聚态物理领域的一切科学活动，包括但不限于学术研究、高等教育、工程技术开发、科技出版及国际学术交流等活动场景。该标准的适用范围涵盖从基础理论研究到应用技术开发的各个层次，是全球凝聚态物理领域量和单位使用的权威依据。标准的基本框架结构涵盖若干核心章节，分别规定了不同的物理量类别，具体包括：-基本物理量与单位：规定了凝聚态物理中最基本、最通用的物理量，如粒子数密度、质量密度、数密度等基础量，以及这些物理量的名称、符号定义和单位规范；-输运性质物理量：涵盖了电导率、热导率、扩散系数、迁移率等输运相关物理量的定义与表示规范；-介电与磁学物理量：系统规定了介电常数、磁化强度、磁化率、居里温度等电磁性质相关物理量；-热学性质物理量：包含比热容、热膨胀系数、热扩散率等热学相关量的定义和符号。2.2修正案主要修订内容依据ISO/IEC导则及技术委员会的工作程序，本修正案在保持ISO80000-12:2019整体结构框架的前提下，对以下主要内容进行了针对性修订与完善：（1）物理量定义的更新与精确化。对若干既有物理量的定义进行了重新表述或细化，使之更加准确地反映当前凝聚态物理学的理论认识水平。例如，对晶格动力学相关量的定义进行了精细调整，使得相应物理量的适用范围和边界条件更加清晰、精确，有效消除了此前版本中可能存在的歧义。（2）新增物理量与符号的补充。针对凝聚态物理新兴研究方向的需求，本修正案新增了若干在该领域中日益重要的物理量及其符号表示。这些新物理量涵盖了拓扑物态、超冷原子体系、量子输运等前沿研究领域中普遍使用的量。新增物理量的符号选择遵循ISO80000系列标准的总体原则，力求简洁、直观且具有良好的辨识度，同时与国际学术界的通用符号使用惯例保持衔接。（3）注释内容与使用说明的完善。修正案对一些量的注释内容进行了补充和更新，提供了更加详细的使用背景信息和物理意义说明。这些注释有助于标准使用者更深入地理解物理量的本质内涵和适用条件，减少实际使用中的偏差和误解。（4）与SI新定义的协调更新。修正案根据国际单位制（SI）的最新定义变化，对相关量和单位的表述进行了协调性修订，确保标准内容与国际计量体系的最新发展保持严格一致。2.3标准适用场景ISO80000-12:2019/AMD1:2025修正案的发布，进一步提升了凝聚态物理领域量和单位标准的前瞻性、科学性与实用性。该标准广泛适用于以下主要领域和场景：-基础科学研究：为凝聚态物理各分支方向的实验研究、理论分析和数值模拟提供统一的量与单位规范，保障研究结果的科学性、可比性与可重复性；-高等教育与人才培养：为物理学及相关学科的高等教育提供规范的教材编写依据和教学参考标准，有助于培养学生规范的学术表达能力和国际化的科学素养；-科技出版与学术交流：为学术论文、科技报告、专著等科技文献的撰写提供量与单位的规范使用依据，促进国际学术交流的信息准确传递和高效沟通；-产业研发与标准化工作：为半导体、光电信息、新能源材料、磁性材料等凝聚态物理相关产业的技术研发和产品标准化提供基础性的量与单位规范支撑。三、修订工作的意义与技术价值3.1对标国际学术前沿，提升标准前瞻性近年来凝聚态物理领域涌现出一系列重大科学突破，包括石墨烯及范德瓦尔斯异质结的深入研究、拓扑物态的实验发现与表征、高温超导机理的持续探索、二维磁性材料的突破以及量子异常霍尔效应的实现等。这些前沿进展催生了大量新的物理概念和物理量，原有标准体系已难以完全覆盖。本修正案的发布实施，使ISO80000-12标准能够紧跟国际学术前沿的发展步伐，为新兴研究方向提供规范化的量和单位表达体系，为相关领域的科学交流和成果传播奠定了坚实基础。在量子材料这一最为活跃的研究方向上，拓扑量子物态（包括拓扑绝缘体、拓扑半金属、高阶拓扑物态等）的物理量描述需要高度统一的规范化体系。在这些新兴领域中，不同研究团队和不同学术期刊之间存在的符号混用和定义差异，已成为影响学术交流效率的关键瓶颈。本修正案的发布为这些新兴方向提供了权威的标准化参照，有望显著降低学术交流和成果发表过程中的规范性障碍。3.2服务国家战略需求，支撑科技自主创新3.3促进国际交流合作，实现标准互联互通量和单位的标准化是实现国际科学技术交流的基础性工程。凝聚态物理领域的研究成果高度依赖精确的物理量描述来实现跨实验室、跨国家的验证——尤其在量子材料制备、低维体系物性测量等需要全球协作的前沿方向上，精确的量和单位规范直接关系到研究结果的可比性和可重复性。本修正案采用国际通用术语体系和符号表达方式，充分与国际计量局（BIPM）、国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）等权威国际组织的有关文件保持协调一致，有助于持续深化我国在全球凝聚态物理研究领域的深度参与和实质性合作。四、主要编制单位介绍4.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作，与ISO并列为两大国际标准化组织。IEC的宗旨是促进电气、电子工程领域标准化及有关问题的国际合作，增进国际间的相互了解，其标准化工作涉及电工技术、电子技术、信息技术、能源技术等广泛领域。截至目前，IEC已制定并发布了数千项国际标准，其标准体系在推动全球电气电子技术进步、保障产品安全性能、促进国际贸易发展等方面发挥着不可替代的基础性作用。在量与单位领域的标准化工作中，IEC与ISO通过设立联合技术委员会（ISO/IEC/JTC）和技术顾问组等方式进行密切协作，确保量和单位系列标准的统一性和协调性。ISO80000系列标准即是在ISO/TC12（量和单位技术委员会）与IEC/TC25（量和单位技术委员会）的共同努力下制定的，两个技术委员会在物理量的定义、符号和单位规范方面保持着高度一致。在ISO80000-12的制修订过程中，IEC充分发挥其在凝聚态物理相关应用领域的丰富技术积累和广泛的产业联系网络，为标准的技术内容提供了大量来自电力电子、材料检测、仪器仪表等应用领域的实践反馈和修订建议。五、结论与展望展望未来，随着凝聚态物理研究的不断深入和拓展，量和单位标准化工作将继续面临新的挑战和需求。可以预见，随着量子计算、量子传感、拓扑量子计算、二维材料器件化、超快光谱学等方向的持续发展，相关领域对标准化工作的需求将更加迫切、更加精细。建议国内相关科研机构、高等院校和标准化技术组织密切关注ISO80000-12标准的后续修订动态，积极参与国际标准化活动，及时开展标准的转化和推广应用工作，持续提升我国在量和单位领域国际标准化工作中的参与度和话语权。同时，建议相关领域的科研人员和技术工作者认真学习并准确应用本修正案的最新规定，在科研产出、技术开发、教学实践等活动中自觉遵循国际标准的最新要求，共同推动凝聚态物理领域量和单位使用规范的科学化、统一化和国际化，为全球凝聚态物理研究事业的进步和标准化工作的发展贡献中国智慧和中国力量。参考文献[1]ISO80000-12:2019*Quantitiesandunits—Part12:Condensedmatterphysics*.InternationalOrganizationforStandardization/InternationalElectrotechnicalCommission,2019.[2]ISO80000-12:2019/AMD1:2025*Ame