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科博沙龙回顾NO32 从器到人、从历史到未来、从计量知识到科学家精神带您全方位感悟“计量”
发布时间:2024-02-20 23:15:56

  原标题:科博沙龙回顾NO.32 从器到人、从历史到未来、从计量知识到科学家精神,带您全方位感悟“计量”

  5月20日正值世界第24个计量日,科学博物馆结合当前展览《不可限量——认识世界的种种维度》推出“不可限量”世界计量日主题科普活动。该活动由清华大学科学博物馆(筹)、中国计量科学研究院、中国计量测试学会、清华大学精密仪器系联合主办。在清华大学科学技术协会的大力支持下,该活动入选2023全国科技活动周特色科技活动,也申报了2023年“全国科技工作者日”特色活动。

  中国计量协会理事长吴方迪与清华大学科学博物馆馆长助理范爱红为展厅观众进行导览

  活动分为“观展、听讲座、观片”三个部分,让观众从器到人、从历史到未来、从计量知识到科学家精神,全方位地了解感悟“计量”。活动由清华大学科学博物馆馆长助理范爱红主持,来自校内外的50余名观众现场参加。

  中国计量协会理事长、原中国计量科学研究院副院长吴方迪研究员带来科普报告“数字时代的计量”

  当日上午9点,现场观众在范爱红老师的带领下参观了展览《不可限量——认识世界的种种维度》,通过古今中外有关计量和测量的150多件科学藏品,了解计量的相关知识。在接下来的“科博沙龙”中,中国计量协会理事长、原中国计量科学研究院副院长吴方迪研究员以“数字时代的计量”为题,以丰富的实例对计量科学进行了多维度的详细解读。活动最后,现场观众齐聚观看了“两弹一星功勋奖章”获得者、我国光学事业和计量科学的开拓者和奠基人之一王大珩院士的纪录片,学习以王大珩先生为代表的老一辈科学家求真务实、报国为民、无私奉献的科学精神。至此,内容丰富的世界计量日主题科普活动画上圆满句号。

  吴方迪科普报告“数字时代的计量”采取线下讲座、线上直播的方式进行。吴方迪研究员从量值定义世界、精准改变未来、服务国家需求等方面,结合具体事例,深入浅出地介绍了计量学的内涵、国际单位制变革及其深刻影响和数字时代计量发展的新应对策略。本期内容特别精选讲座精华,经主讲人允许、审定,分享给大家。

  在大数据时代,我们认知世界是靠测量的量值来定义的。任何科学技术,都是为了探讨、分析、研究、掌握和利用事物的客观规律。而所有的事物都是由一定的“量”组成,并通过“量”来体现的。“量值”是质量提升的前提和路径。著名质量管理学家W.Edwards.Deming曾说过“In God we trust , all others must bring data!”,体现出“先测量、后决策”的理念。

  在进行测量时,首先要设计一个测量的装置,其次要明确测量的方法或者测量的规范,最后还需确定一个标准值,以便将待测的量跟标准值比较。类似“秤”的测量装置为测量比较器,已知的测量标准为“权”,未知测量对象为“重”。此外,测量还需考虑不同领域、国别的测量比较器间互认的问题。

  计量学是测量的科学及应用,其内涵包括测量新理论和新原理、测量量值准确和单位统一、测量新技术和新仪器、测量操作正确性和有效性、测量结果分析、测量应用等多个方面。计量确保量值准确可靠和单位统一,是人类社会发展的三大支柱之一。计量在多方面有着重要作用,就像空气一样,与人类生产生活紧密相连。

  鉴于计量学的重要性,一方面,计量工作者要建立信心,凡是可以测量的,就要实现对它的有效测量。另一方面,要实现创新,凡是还不能测量的,就要创新,实现对它的测量。尤其是在数字化时代,更应致力于计量的数字化转型和支撑数字化转型的计量技术创新等工作。

  2018年11月16日,第26届国际计量大会通过SI(国际单位制)重新定义的决议。2019年5月20日,新的SI单位制正式启动。通过固定定义常数的“数值”来定义SI基本单位,使得任意时刻、任意地点,任意主体精准复现量值成为可能,对社会的方方面面产生巨大的推动。秒定义修改以来,复现不确定度提高了6个数量级,在电网同步、金融结算、通信系统发展中发挥越来越重要的关键作用;米定义到激光上,激光测长技术快速发展,催生了高端制造业;前述两者结合,共同催生了全球卫星定位导航技术的快速发展及应用。

  国际单位制重大变革,不仅体现在测量精度、测量范围等方面的技术突破,也体现在全球计量规则和技术体系的多极化和扁平化科博沙龙回顾NO32 从器到人、从历史到未来、从计量知识到科学家精神带您全方位感悟“计量”。掌握量子基准前沿技术的先进国家计量院形成量值源头的多极化。在战略层面上,我国需要以自己主导的统一计量体系作为基础保障,并以此为契机占领国际计量体系的制高点,通过向他国提供量值溯源实现“技术殖入”。国际单位变革还改变了逐级溯源的方式,形成扁平化、零链条的溯源。量子计量基准结合各种信息技术手段,使量值溯源链条更短、速度更快、测量结果更准更稳,彻底改变依靠实物标准逐级传递的计量模式,计量基准直接应用于用户,进行最佳测量,可能触发重大创新和新一轮工业革命。

  在新一轮科技革命中,计量面临国际单位制新变革、数字经济发展新格局、国际计量战略新趋势、国家战略发展新需求等各方面的挑战,第27届国际计量大会提出了全球计量界需要共同应对的7大新兴计量需求,我国也将推动计量发展纳入多个国家中长期发展规划和重点领域规划中。国务院《计量发展规划(2021-2035)》指出,到2035年,国家计量科技创新水平大幅提升,关键领域计量技术取得重大突破,综合实力跻身世界前列。建成以量子计量为核心、科技水平一流、符合时代发展需求和国际化发展潮流的国家现代先进测量体系。“国家现代先进测量体系”这一概念被提升到国家战略高度,这是对传统计量体系的一个重要延伸,进一步提升了计量工作的意义,丰富了计量工作的内容。

  自1955年成立以来,中国计量院在推动我国科技创新、经济社会发展和满足国家战略需求方面做出了重要贡献,被誉为“国宝级研究机构”。通过建立高稳定性激光频率源,使新一代秒定义首次达到10-18量级;通过声学法和噪声法两种方法测得玻尔兹曼常数,利用玻尔兹曼常数重新定义开尔文,测量结果不确定度达2.0×10-6和2.7×10-6,为我国在温度单位重新定义的历史性变革中赢得决策权;成功研制新一代能量天平装置,在真空环境测量普朗克常数,根据普朗克常数重新定义千克等。自建院以来(截至2022年),中国计量院共有85项科技成果获得国家科学技术奖,获得省部级奖近400项。中国计量院获得国际互认的校准和测量能力(CMC)达到1816项,位列国际前列。

  中国计量院始终坚持计量服务国家战略,力求通过自身能力服务国家需求,包括为北斗导航系统提供地面基准钟;在欧亚链路首次实现时频传递;建立远程时间频率溯源网络,开展时间频率远程校准服务;持续为霍尔果斯计量站提供技术支撑等。中国计量院通过国际合作体现大国担当,深入参与许多国际前沿研究重大课题或国际项目并做出实质性贡献。中国计量院还参与重点领域急需化学成分量标准物质研究工作,并使其进入世界先进行列,化学领域CMC总数跃居世界第一。在疫情期间,中国计量院参与“新冠病毒准确测量关键技术研究”,通过计量科技创新来服务民生。

  吴承洛,化学家、计量学家。1912年考入清华学校,1915年留学美国,在里海大学工学院学习。1920年回国,1928年7月18日《中华民国权度标准方案》公布,次年2月16日《度量衡法》公布,其中采纳了吴承洛提出的“一二三制”,使我国度量衡制顺利进入近代计量学行列。

  吴承洛1934年开始撰写《中国度量衡史》,1937年由商务印书馆出版。这是我国第一部度量衡通史专著,建立起了中国度量衡史体系。该书多次再版,为研究中国度量衡史必备的参考书籍。

  王竹溪,1933年毕业于清华大学物理系。主要从事理论物理特别是热力学、统计物理学、数学物理等方面的研究。20世纪70年代,王竹溪是中国计量科学研究院的特聘顾问。1978年王竹溪当选为中国物理学会副理事长,中国计量测试学会副理事长。

  王大珩,1936年毕业于清华大学物理系。两院院士,中国光学之父,我国现代国防光学技术及光学工程的开拓者和奠基人之一,曾获“两弹一星功勋奖章”、国家科学技术进步奖特等奖。

  同时,王大珩也是我国计量科学研究的开拓者之一。1956年国家制订12年科技发展远景规划时,王大珩是发展国家计量科研项目的主要编写者。1977年,我国参加国际米制公约组织,王大珩作为中国代表,每年参加国际计量大会和计量委员会。在1979年的大会上,他当选为国际计量委员会委员,并连任三届。1978年中国计量测试学会成立,他当选为副理事长,1983年当选为理事长,1989年被推举为名誉理事长。王大珩多次呼吁加强计量的基础研究,在他的倡导下,成立了由中国计量科学研究院和北京大学等单位联合的“计量测试高技术联合实验室”。

  金国藩,清华大学精密仪器系教授,中国工程院院士,光学仪器与光学信息处理专家,我国光学信息处理的奠基人之一。毕业于北京大学机械系,1952年至今在清华大学工作。曾任国家教育部科技委常务副主任,国家自然科学基金委员会副主任、国际光学委员会(ICO)副主席、中国仪器仪表学会副理事长、中国仪器仪表学报主编、亚太地区仪器与控制学会主席、中国工程院电子仪器学部副主任、清华大学机械工程学院院长等。

  金国藩院士一直关注和致力于推进我国计量研究领域发展,目前是中国计量测试学会常务理事、计量科学研究院计量科学咨询委员会主任。2001年金国藩院士曾和其他27位院士联名向国务院呈送《面向21世纪社会和经济可持续发展的需求,加快建设我国现代化计量体系的建议》报告,此后金国藩院士多次主持计量院科技项目评审与验收工作。2008年中国计量科学研究院设立了计量科学咨询委员会,金国藩院士被聘请为咨询委员会主任。在他的组织下,计量院和清华大学精仪系、物理系共同建立了“精密测量联合实验室”,现该联合实验室在频率标准、原子钟和绝对重力仪研究等方面已取得许多重要成果。

  张钟华,中国工程院院士,中国计量科学研究院一级研究员,精密电磁测量和计量学专家。毕业于清华大学工程物理系,长期从事电磁计量国家基准的研究设计工作。为应对国际单位制的重大变革——用基本物理常数重新定义千克,张钟华院士提出了具有我国独立自主产权的能量天平方案,获得国际计量界同行的高度重视。他带领团队完成了能量天平新装置NIM-2的顶层设计,解决了被称为世界六大科学难题之一的“用普朗克常数对千克单位进行重新定义”世界级计量难题。作为计量领域的知名专家,他不仅通过在国内外宣讲学术报告,呼吁社会各界重视计量,扩大计量科研的影响力,还亲自指导多名清华大学、哈尔滨工业大学的博士研究生,为培养计量科研的后备人才尽心尽力。

  李天初,中国工程院院士,中国计量科学研究院首席科学家,中国国家时间频率体系建设领军者,中国仪器仪表学会名誉理事长。毕业于清华大学工程力学系,长期从事时间频率、原子干涉绝对重力、激光光谱和光纤-光电子计量等研究。发表学术论文60余篇,以第一获奖人获国家科技进步一、二、三等奖各1项。其主持研制的激光冷却-铯原子喷泉钟、复现秒定义、产生中国原子时,为建立独立准确的中国时间频率系统做出了重大贡献,同时为北斗导航系统的地面时间提供计量支持。2022年12月28日,李天初同志因病医治无效在北京逝世,享年77岁。