11月16日，第26屆國際計量大會（CGPM）經各個成員國表決，最終通過了關于“修訂國際單位制（SI）”的1号決議。根據決議，SI基本單位中的4個，即千克、安培、開爾文和摩爾分别改由普朗克常數h、基本電荷常數e、玻爾茲曼常數k和阿佛加德羅常數N_A定義。

國際計量局梳理了關于SI的常見問題，以下是其官方解答。

為什麼測量很重要？

測量影響我們日常生活的方方面面……

• 我們所接受的醫療服務，離不開精密的測量——比如血液中化學成分的濃度，或X光的強度；
• 我們所使用的衛星導航系統，離不開時間測量，這是由衛星上超精密時鐘完成的；
• 我們所購買的尺寸完全匹配的零件：與螺栓匹配的螺母，一塊塊剛好連接在一起的樂高積木……

在上述這些場景中，甚至其他成千上萬個場景中，全球統一的測量體系給我們生活帶來了極大的便利。

測量是将被測量與标準量進行量化比對的過程。測量結果由數值和一個或多個測量單位組成，比如：

一輛車正以 10.4 米每秒（ m/s ）的速度行駛。

當一個測量數值與一個或多個單位同時使用時，我們就可以知道這是哪個方面的（如質量、長度或時間）測量以及測量數值的大小。

什麼是SI？

國際單位制（ SI ）是全球一緻認可的測量體系。 SI 由 7 個基本單位以及許多導出單位組成。 SI 單位可以表示任何領域的測量結果，如物體的物理尺寸、溫度和時間等。

無論是米還是秒，國際單位制必須确保所有日常使用的測量單位，在全球範圍内都是可比的、一緻的。時間的測量相差零點幾秒鐘，也許不會影響意大利面的烹調口感，但對于誰赢了奧運會的百米短跑項目或高頻的股票市場交易卻是非常重要的。

建立測量标準，不僅使測量結果具有一緻性和準确性，還可以幫助社會建立信任。舉例來說，我們每天都在使用“千克”。對“千克”定義後，我們就能知道商店所售食品的重量是多少，從而相信商店沒有缺斤短量。再如，服藥劑量的多少，特别是測量值非常小的情況下，都離不開測量的一緻性。

SI的發展曆程是怎樣的？

SI 的前身——十進制米制，于 1799 年 7 月 22 日創立。當時“米”和“千克”的兩台鉑金标準器保存在巴黎的法國國家檔案館。

1869 年，拿破侖三世批準成立了國際科學委員會，負責宣傳新的米制測量體系以促進貿易。同年 11 月 16 日，法國政府邀請世界各國加入國際米制委員會，約有 30 個國家加入，并于 1870 年召開首次會議。

正是這個組織後來推動了 17 個國家于 1875 年 5 月 20 日在法國簽署《米制公約》。盡管該公約以“米制”命名，但它實際上約定了三個單位：基于實物标準器定義的米和千克，以及基于天文時定義的秒。

1889 年，國際米原器、國際千克原器和天文秒作為米、千克、秒三個基本單位的定義基礎，組成了最早的國際測量體系。 1926 年，該體系又引入了安培，包含 4 個基本單位，分别為米、千克、秒和安培。

1960 年，該體系正式被命名為國際單位制，縮寫為 SI 。

為什麼說SI很重要？

SI 是全球測量結果一緻、可靠的基礎，為貿易、制造業、創新和科學發現提供計量支撐。

SI 為創新提供了新的機遇。得益于更高的測量精度，我們才能開發更先進的科技方法，獲得更深刻的科學知識，對社會發展産生了積極作用，例如：

• 準确測量溫度：我們能夠更加準确地測量長時間範圍内微小的溫度變化，這樣就能更精确地監測和預測氣候變化。
• 更加準确地測量藥物劑量：制藥行業需要小劑量的測量标準，為病人提供更合适的藥物劑量。

SI 支撐未來創新。随着測量能力的提升，測量标準也應随之提高。例如，全球衛星導航系統（ GPS ）的準确性與我們使用秒來測量時間的能力有關。基于秒的定義和原子鐘對秒的複現，我們才能夠測量時間，使用 GPS 進行有效定位。精确導航之所以能夠實現，正是因為我們有了更準确的秒定義，盡管在修訂秒定義的時候，我們還不知道它将可以用在哪裡。原子鐘的出現早于計算機技術的騰飛。現在，準确的計時已成為工業領域的基礎部分，如果沒有準确計時，互聯網、移動電話以及其它技術将無法可靠運轉。

測量單位是如何定義的？

最早的時候，測量單位是基于實物或物質的特性來定義的。比如，“米”最早就是用一根剛好1米長的金屬棒定義的。

但是，這些實物會随時間推移或環境改變而變化，不能滿足當今科學研究與技術應用對測量準确度的需要。上世紀以來，科學家們測量了自然界的基本常數，如光速和普朗克常數，準确度越來越高。他們發現了這些常數比實物更加穩定，并将這些常數的數值固定下來。這些自然常數不會發生變化，至少比實物穩定一百萬倍。

測量界一直以來都在緻力于建立一個不依賴于物理實物的完整測量體系。随着最後一個實物基準“千克原器”退出曆史舞台，千克基于普朗克常數重新定義，測量界的夙願即将實現——SI迎來了曆史性時刻。

我們為什麼需要更準确的定義？

随着科學的進步，我們需要，當然也可以實現，更準确的測量，而相應的标準裝置和定義也應跟得上。 1889 年工業革命時期，千克的定義是由物理實物來确定的，是一個鉑銥合金圓柱體。千克也是 SI 單位制中最後一個仍由實物來定義的基本單位，千克原器的穩定性一直頗受關注。近年來，用物理常數重新定義千克的呼聲也越來越多。

我們目前正處于量子或數字化革命的開端。用常數定義測量單位，意味着這些定義将适應下一代科學發現的需要。

SI單位制的7個基本單位是什麼？

千克（kg）- 質量的基本單位

米（m）- 長度的基本單位

秒（s）- 時間的基本單位

安培（A）- 電流的基本單位

開爾文（K）- 熱力學溫度的基本單位

摩爾（mol）- 物質的量的基本單位

坎德拉（cd）- 發光強度的基本單位

SI重新定義指什麼？

國際計量界期望在2018年11月13-16日舉行的國際計量大會上，就修訂SI達成一緻。

因此，SI定義将更加實用。所有的SI基本單位将通過可在自然界常數來定義（比如光速、普朗克常數和阿伏伽德羅常數）。用這些不變的常數作為測量的标準基礎，意味着這些單位的定義在未來也是可靠的、不變的。

我們為什麼需要這樣的改變？

自啟蒙時代起，測量界就緻力于建立一個寰宇通用的測量體系。用實物作為 SI 基本單位定義的基礎，一直是一個可行的方式，但也是測量界想要盡早摒棄的方式。因為實物很容易受到人為或環境因素的損壞，它們是不穩定的。

SI 的修訂将第一次使所有的基本單位都建立在自然界的基本物理常數上。由這些自然常數組成的寰宇通用的測量基礎，将使科學界、工業界和人類社會擁有一個更加可靠、一緻、全範圍（大至很大，小至很小）的測量體系。

SI 将通過兩種方式創造一個更加穩定的、經得住未來考驗的測量體系：

• 公式中将不再出現物理實物：現行的千克定義，是以保存在BIPM的國際千克原器（IPK）為基礎。此次SI修訂後，将不再需要這一實物。
• 基本單位的定義将首次獨立于它們的複現方式：以前當我們有了更好的複現單位的方法後，這些單位的定義将随之改變。而現在，單位的定義不會随複現方法的改變而變化，相反會一直保持恒定。以安培為例，其現行定義是“兩條間隔一定距離的導線間的電磁作用力”，這是采用複現方式來定義的。但是，随着發現約瑟夫森效應和量子化霍爾效應後，安培可以通過更好的方式複現，舊的定義方式也就過時了。

SI的7個基本單位會變化嗎？

不，七個基本單位（秒、米、千克、安培、開爾文、摩爾和坎德拉）以及它們所對應的基本常數（铯-133原子基态的超精細能級躍遷頻率 D ν _{Cs 、} 真空中光的速度c、普朗克常數h、基本電荷e、玻爾茲曼常數k、阿伏伽德羅常數N_A）都将保持不變。

此次SI修訂發生了什麼變化呢？

千克（ kg ）、安培（ A ）、開爾文（ K ）和摩爾（ mol ）将重新定義。

新定義将影響 4 個基本單位：

千克 用普朗克常數（ h ）定義 ;

安培 用電子電荷（ e ）定義

開爾文 用玻爾茲曼常數（ k ）定義

摩爾 用阿伏伽德羅常數（ N _A ）定義

用基本物理常數定義千克，将保持長期穩定與可靠。而現行千克定義穩定與否，則是存疑的。

SI的其他三個單位呢？

秒（ s ）、米（ m ）和坎德拉（ cd ）的定義将保持不變，但是定義的表達方式會有一定改變，以與千克（ kg ）、安培（ A ）、開爾文（ K ）和摩爾（ mol ）的新定義的表達方式保持一緻，有望在本次第 26 屆 CGPM 上通過這三個單位定義的新表達方式，并于 2019 年 5 月 20 日起生效

那麼其它22個具有特殊名稱和符号的導出單位呢？

在修訂後的SI中，它們将保持不變。

新定義将在什麼時候生效？

如果相關決議被通過，新定義将從 2019 年 5 月 20 日世界計量日起生效。

SI修訂對實際應用有什麼影響嗎？

從表面上看，看似沒有太大變化。這好比你給房子換了一個更堅固的地基，從表面上是不可能看到任何變化的，但它可能已經發生了實質性的變化，房子更加耐用了。

這些變化是為了保證 SI 單位制将經受住時間的考驗，不管未來技術如何發展，其定義将始終保持不變。

什麼是世界計量日？它在哪一天？

世界計量日是在每年5月20日舉行的活動，世界上80多個國家都在這一天慶祝測量為我們日常生活帶來的影響。

全球計量界都一直緻力于保障全球測量結果的準确性。在這一天，他們一道向公衆宣傳可靠的測量具有什麼影響，發揮什麼作用，旨在提升公衆計量意識。2018年國際計量日的主題是“進無止境——國際單位制的量子化變革”。

1875年5月20日，17個國家簽署了世界上第一個關于測量的協定——《米制公約》，統一協調與測量相關的活動，标志着國際計量合作的正式開始。

在《米制公約》的框架下，成立了CGPM、CIPM和BIPM。

由誰決定SI及其修訂的相關事宜？

1875 年《米制公約》的簽署标志着國際計量局（ BIPM ）的成立。 BIPM 受國際計量委員會（ CIPM ）監管， CIPM 本身則受國際計量大會（ CGPM ）監督。

CGPM 大會每 3 至 6 年召開一次。所有 60 個成員國代表齊聚一堂，聽取 CIPM 提出的建議，共同讨論并決定是否對 SI 進行修訂。

CIPM 由 18 名來自不同國家的委員組成。每位委員都是相關計量領域的資深專家，由 CGPM 大會提名選出。從建立至今， CIPM 一直負責有關 SI 的決議草案，緻力于為當今和未來的測量建立可靠的基礎。 BIPM 目前共有 60 個成員國， 42 個附屬成員國和經濟體。

BIPM 局祉位于法國塞夫勒，配有實驗室，為各成員國提供計量服務。此外， BIPM 還負責協調和聯絡各類計量活動。 CIPM 及其各個專業咨詢委員會的秘書處也設在 BIPM 。 BIPM 的初衷是建立并保存 SI 單位的基準原器，所以，目前國際千克原器正保存于此。

SI修訂的決議草案内容是什麼？

簡單地說，第 26 屆國際計量大會（ CGPM ）将對 2011 年第 24 屆 CGPM 大會通過的決議草案 1 進行表決。該決議細緻地闡述了定義 SI 基本單位的新方式，即基于常數來定義的方式。這些定義常數為基本物理常數或其它自然常數， SI 的 7 個基本單位均由它們導出。

新定義對複現千克有何影響？

千克将基于普朗克常數定義，以保證 SI 質量單位的長期穩定。新定義生效後，千克可以通過任何适當的方法複現，比如用基布爾天平（瓦特天平）法和阿伏伽德羅（ X 射線晶體密度）法複現。用戶們可以從相關機構（如 BIPM 、國家計量院以及認可實驗室）獲得基準量值，直接溯源至到 SI 。通過國際比對，保證測量結果的一緻性。

普朗克常數的數值确定後，質量的單位——千克在重新定義後也不會發生變化。各國家計量院向客戶提供校準服務，其不确定度也不會受太大影響。

新定義對複現安培有何影響？

目前，在實際操作中，安培和其它電學單位的複現，已處于最高計量水平。當安培被重新定義之後，他們的複現要與新定義完全一緻。從 1990 年電學單位的約定值轉變到修訂後的 SI ，這将給電學單位的量值傳遞帶來一些小影響。

對絕大多數的測量用戶來說，由于伏特的量值僅變化大約千萬分之一，歐姆的變化則更小，因此，他們并不需要做任何反應，。從事基準工作的人員或許隻需要調整相關基标準的量值，複審各項不确定度。。

新定義對于開爾文的複現有何影響？

開爾文的新定義将不會直接影響溫度測量及其溯源。大多數用戶都不會注意到新定義帶來的影響。重新定義為未來技術進步打下了基礎。該定義不再依賴于物質的特性、不再受技術限制，可采用新型的、更準确的技術，将溫度測量溯源至 SI ，特别是針對一些極端溫度的測量。

開爾文重新定義以後，通過熱力學溫度的主要測量方法，從而實現開爾文的複現，在全世界範圍内進行量值傳遞。這将與國際溫标 ITS-90 和臨時低溫溫标 PLTS-2000 的量值傳遞形式并行。

新定義對摩爾的複現有何影響？

摩爾将基于一定數量的粒子來定義（通常是是原子或分子），将不再依賴于質量的單位——千克。通過以往的方法，可實現對摩爾的溯源。例如，質量測量與原子量表和摩爾質量常數M_u相結合的方法。

原子量不會受到摩爾重新定義的影響。盡管存在測量不确定度，M_u将仍為1 g/mol。由于該不确定度非常小，摩爾的新定義也不需要對常規做法進行任何改變。

複現秒、米和坎德拉會發生變化嗎？

不會。

秒将繼續基于铯-133原子超精細能級躍遷頻率來定義。秒的溯源鍊不會受到影響，時間頻率計量也不會受到影響。

米仍将使用基本物理常數——光速來定義。長度計量在操作上不需要做任何改變。整個測量體系經此次修訂後，将保持長期穩定，有益于推動長度計量的發展。

坎德拉仍将使用光度學的一個技術常數—— K _cd 來定義，并繼續與瓦特相關聯。依然通過輻射度測量法，即使用絕對校準探測器，向坎德拉溯源，其測量不确定度保持不變。

誰對決議草案進行投票？投票是怎樣進行的？

投票将于2018年11月16日協調世界時13:00左右，在BIPM主席宣讀提案後舉行。

60 個成員國将對提案進行投票，投票采用多數同意制。事實上， SI 修訂工作得到了全球範圍内的積極響應，這一修訂是曆史性的，我們期望所有 60 個成員國都能投票支持該提案。

投票結束後，“千克”會發生什麼變化嗎？

國際千克原器（ IPK ）保存地點不變，保存的環境條件也不變。這是一塊具有曆史意義的實物，人類研究它已有 140 年。盡管它不再定義千克，但仍具有一些計量方面的意義。

對于擁有千克基準的國家來說，他們仍然以用同樣的方法保存它們。在其他複現千克的方法出現之前，這些實物基準仍将在溯源至千克新定義的測量過程中，發揮重要作用。

國際千克原器（IPK）是從什麼時候開始使用的？

從1885年起，國際千克原器先後被用于三次國際校準活動，每次活動都持續了幾年時間。第三次活動在1993年結束。為了準備即将到來的重新定義，2014年再次啟用國際千克原器，這樣那些緻力于研究千克重新定義的國家計量院就可以向其溯源。這看起來有些奇怪，但這麼做是為了保證重新定義後的1千克與國際千克原器的1千克維持一緻。不過，人為因素和環境因素對千克原器的穩定性是不利的。目前，千克原器被保存在（法國塞夫勒的布勒特伊宮）的一個保險箱内，保險箱必須由三把鑰匙才能打開。這三把鑰匙分别由國際計量局（BIPM）局長、國際計量委員會（CIPM）主席和法國國家檔案館館長保管。這項工作受國際計量委員會的18名委員共同監督。千克原器的最近一次使用是在2014年。

國際千克原器變化了嗎？

這很難說，因為根據定義，國際千克原器的質量就是 1 千克！如果這個問題改為：與自然常數相比，國際千克原器的質量發生變化了嗎？答案是：還沒有。這是因為目前我們還沒有達到比較這兩者所需要的測量精度。

将國際千克原器與保存在同樣環境中的千克基準進行比較，沒有檢測到變化。

然而，從 1889 年到 1993 年，對看似相同的千克實物基準進行比較時，檢測到變化大約為每 100 年 50 微克。變化的原因以及為什麼變化停止（或暫停），這很有可能永遠是一個謎。以實物為基礎的千克定義帶來了上述問題，而對于千克的新定義，這些問題将不複存在。

重新定義千克之後，我可以将質量标準器重新送檢嗎？

重新定義千克後，實驗室和現在一樣，繼續将自己的質量标準器送到國家計量院（ NMI ）或其他次級校準實驗室進行校準。然而，國家計量院将按照新定義對千克進行複現，那麼，向千克的溯源途徑會發生改變。

我們怎麼才能确認實驗室對千克的複現是正确的？

和其它單位一樣，國際比對機制存在并運行很多年了。所有聲稱可複現千克單位的實驗室需要通過與國際同行進行比對，以此來驗證可溯源至千克單位的定義。。 1999 年達成的《各國計量基 ( 标 ) 準互認和各國計量院簽發的校準與測量證書互認協議》（ CIPM-MRA ）中對此作了相關規定。

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