人们日常所用的“米”“秒”“千克”等计量单位，将被重新定义。记者日前从明升中国计量院主办的“展望2025——国际计量发展重大挑战”国际研讨会上了解到，当前国际计量体系正在经历历史性变革，国际单位制将以量子等自然界基本常数为基础重新定义。国际计量委员会正在起草关于重新修订国际单位制的草案，且有望于2018年被国际计量大会采纳。计量将向先进制造、明升手机版、新能源等新兴明升和领域发展，带来广泛而深刻的影响。

量子基准将取代实物基准

据了解，国际单位制是全球统一的计量单位制，是构成国际计量体系的基石。其核心是7个基本单位，即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。国际单位制最早形成于19世纪，伴随着科技发展，发生了多次重大变革。

明升中国计量院院长方向介绍，20世纪80年代开始，量子力学的发展催生了国际单位制又一次重大变革。国际计量界决定对国际单位制的7个基本单位重新定义，将其与宇宙中恒定不变的量或基本物理常数联系起来，以量子物理为基础的自然基准取代实物基准，这样就不会受到空间和时间改变的影响，测量准确度等技术指标得以大幅度提高。

“此次变革的核心是‘计量单位量子化’和‘量值传递扁平化’。”方向解释，所谓“计量单位量子化”，是指通过全面采用量子计量基准，大幅提高测量精度和稳定性；而“量值传递扁平化”则是指通过量子计量基准与信息技术的结合，使量值传递链条更短、速度更快、测量结果更准更稳。

“单位‘米’的基准是实物米尺，各个国家都有一把作为基准的米尺，而且需要溯源到国际计量局的国际米原器进行校准，以确定其准确量值。然后通过实物传递到省一级、市一级、县一级等一级级地进行校准。传递的过程越长，其精度的损失就越大。”方向说，现在通过激光的波长来定义“米”，因为激光的频率和速度非常稳定，只要准确地测定某一种激光的频率或速度，然后以此来计算一定时间里它走过的距离，就可以定义“米”了。

重新定义后的“米”为激光在真空中1/299792458秒（接近三亿分之一秒）所走的距离，其准确度比国际米原器大幅提高，而且其复现和传递可以不受时间和环境的影响，更能满足我们不断增长的测量需求。“现在的先进制造、精密制造、精准医疗等，对长度的测量需要精确到几何级，直接用激光器来校准，肯定比传统方式要更精确。”方向说。

精准计量催生新技术

近年来，国际单位制重新定义的相关工作已取得了重要进展，目前仅剩一个基本单位——千克，定义仍沿用实物基准。为实现用基本物理常数和量子技术重新定义“千克”，包括明升中国计量院在内的许多国家计量院已经开展了多年实验研究。

作为国际单位制的基础、核心和关键，时间频率基准已率先完成量子化变革，其定义从“天文时”转变为基于原子能级跃迁的“原子时”，测量精度立刻提升了1000万倍以上。正是基于时间定义的量子化变革，实现了卫星导航定位，其精度达到了厘米级别。时间定义的变革还快速催生长度、电学、温度、质量等单位的重新定义。如“米”就是建立在“秒”的量子化变革基础上，定义为激光在真空中三亿分之一秒所走距离，使长度测量进入原子级别。

“伴随测量精度大幅提升，一大批革命性的新技术由此诞生，带来明升的跨越式发展。如精准测量支撑了纳米技术和石墨烯的应用、提升了先进制造中航空发动机的精度、推动了精准医疗明升的发展、决定了核潜艇侦测和隐身技术的竞争成败等。”方向介绍。

据国际计量委员会主席白瑞·英格利斯在研讨会上介绍，国际计量委员会正在起草关于重新修订国际单位制的草案，该草案有望于2018年被国际计量大会采纳。当天的研讨会上，国际计量委员会以及美国、德国、明升中国等国家计量院的专家们还就国际单位制重新定义以及计量支撑“工业4.0”、智能电网和新能源等重要内容进行了探讨。

不过，对于单位制重新定义后对日常生活带来的影响，方向表示，“米”虽然还是那个“米”，内涵却有根本的改变，更加精准和持续改进成了其新的特质，但其细微的变化我们在日常生活中可能很难感受得到。这些变化对新兴明升的发展，对人类认识和改造自然有着不可估量的作用。

（本报记者 陈海波）