國際計量大會(huì )(CGPM)每4～6年舉行一次全部成員國派代表參加的大會(huì )。CGPM基于國際計量委員會(huì )(CIPM)的建議，接受、討論并認可關(guān)于SI的新進(jìn)展。

    國際計量委員會(huì )(CIPM)由CGPM提名的來(lái)自擁有較高科技地位國家的18位委員組成，每年舉行會(huì )議，并對關(guān)于SI的行政和技術(shù)事務(wù)提出建議。由58個(gè)成員國和41個(gè)附屬成員國代表通過(guò)多個(gè)委員會(huì )共同努力，為實(shí)現共同利益確保測量的相互間可比和一致。

    位于法國的國際計量局(BIPM)是國際計量的中心，保存著(zhù)國際千克原器。BIPM為CGPM的成員國提供計量服務(wù)，并為CIPM出謀劃策，為國家或區域性計量機構提供協(xié)調服務(wù)，并為其組織正式會(huì )議。最初BIPM的主要計量任務(wù)是將各國的米和千克原器與定義SI的國際原器進(jìn)行定期比對和重新校準，如今它的主要角色是全球計量體系的中樞。

    

為什么要進(jìn)行國際單位制重新變革

    現行的國際單位制下，許多測量都源自實(shí)物原器，比如米尺、砝碼等。國際千克原器(IPK)是目前僅存的定義質(zhì)量單位“千克”的實(shí)物原器。實(shí)物原器可能會(huì )發(fā)生變化，被損傷或毀壞。目前，全世界各國的國家千克原器需要定期運送到位于法國的IPK保存地BIPM，對其進(jìn)行重量比對。運送原器這一行為本身就會(huì )給各國的原器帶來(lái)風(fēng)險。同時(shí)更重要的是IPK的質(zhì)量很不穩定，并且從1889年起它就可能開(kāi)始產(chǎn)生未知的變化，但它卻仍然保持著(zhù)定義標準的地位。

    測量的兩個(gè)重要方面包括單位的定義(比如厘米)和用于測量的方法(比如用尺子)。如果將兩個(gè)概念分離，定義能夠保持穩定，同時(shí)在不需要對體系進(jìn)行重大修訂的情況下也能實(shí)現更完善的復現過(guò)程。

    20世紀80年代開(kāi)始，量子力學(xué)的發(fā)展催生了國際單位制又一次重大變革，國際計量界決定對國際單位制基本單位進(jìn)行重新定義。自2018年起對國際單位制基本單位將予重新定義。將國際單位制的7個(gè)基本單位與宇宙中恒定不變的量或基本物理常數聯(lián)系起來(lái)，以量子物理為基礎的自然基準取代實(shí)物基準，這樣就不會(huì )受到空間和時(shí)間改變的影響，同時(shí)測量準確度等技術(shù)指標得以大幅度提高，帶動(dòng)大部分量的測量準確度得到提高，進(jìn)而對科技的進(jìn)步和經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展產(chǎn)生重大促進(jìn)。SI重新定義將成為未來(lái)創(chuàng )新的跳板。如長(cháng)度單位，歷史上曾經(jīng)以一個(gè)國家君主的身體尺寸確定，不同君主差別很大；后來(lái)確定為地球子午線(xiàn)的四千萬(wàn)分之一，制作的國際米原器保存在國際計量局，準確度可以達到0.1微米，也就是千萬(wàn)分之一米，大約相當于一根頭發(fā)直徑的千分之一；現在米定義為光在真空中1/299792458秒(接近三億分之一秒)所走的距離，并建立了自然基準，準確度比國際米原器又提高了幾千倍。

    

國際計量變革意義重大

    2018年，國際計量單位制將重新定義，計量技術(shù)體系也將經(jīng)歷歷史性變革，世界測量技術(shù)規則將予重構，國際計量變革的意義重大。由此帶來(lái)的影響廣泛而深刻。

    作為國際計量單位制的基礎、核心和關(guān)鍵，時(shí)間頻率基準已率先完成量子化變革，其定義從“天文時(shí)”轉變?yōu)榛谠幽芗壾S遷的“原子時(shí)”，測量準確度迅速提升了1000萬(wàn)倍以上。正是基于時(shí)間定義的量子化變革，實(shí)現了衛星導航定位，其準確度更是達到了厘米級別，成就了數萬(wàn)億美元的衛星導航定位產(chǎn)品與服務(wù)市場(chǎng)。時(shí)間定義的變革還將快速催生長(cháng)度、電學(xué)、溫度、質(zhì)量等單位的重新定義。例如，長(cháng)度單位“米”不再是傳統米尺，而定義為激光在真空中三億分之一秒所走距離，由此使長(cháng)度測量進(jìn)入了原子級別。伴隨測量準確度大幅提升，一大批革命性的新技術(shù)由此誕生，帶來(lái)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。如精準測量支撐了納米技術(shù)和石墨烯的應用、提升了先進(jìn)制造中航空發(fā)動(dòng)機的準確度、推動(dòng)了精準醫療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、決定了核潛艇偵測和隱身技術(shù)的競爭成敗等。

    

我國在國際計量重大變革中的應對

    開(kāi)展與國際單位制有關(guān)的基礎前沿研究一直是我國的國家計量院??中國計量科學(xué)研究院科研工作的一個(gè)重點(diǎn)。該院從20世紀80年代起陸續啟動(dòng)了電學(xué)量子基準、銫原子噴泉鐘、光鐘等的研究；2005年以來(lái)開(kāi)展旨在應對SI重新定義的部分基本物理常數精密測量的研究工作。目前已在多個(gè)領(lǐng)域實(shí)現重大創(chuàng )新和突破，為我國實(shí)質(zhì)性參與國際基本單位的重新定義做出了重大貢獻。如在時(shí)間領(lǐng)域，目前我國的國家秒長(cháng)基準裝置是中國計量科學(xué)研究院研制的NIM5銫噴泉鐘，其準確度相當于2000萬(wàn)年不差1秒；該院正在研制NIM6，預計2018年完成，屆時(shí)準確度也會(huì )達到6000萬(wàn)年不差一秒?；谛碌脑淼墓忡姳蠕C原子鐘具有更好的穩定度和準確度潛力，2015年9月，中國計量院研制的鍶原子光晶格鐘準確度相當于1.38億年不差一秒。

    目前玻爾茲曼常數和普朗克常數的最新測量結果已被CODATA所采用。在溫度領(lǐng)域的波爾茲曼常數測量方面，目前國際上只有中國計量科學(xué)研究院和美國NIST能夠做到同時(shí)采用兩種不同方法獲得高水平的玻爾茲曼常數測量結果并相互印證，為溫度單位“開(kāi)爾文”重新定義作出了中國貢獻。