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计量的基础作用是什么

发布时间:2021-12-14 作者:卢敬叁 来源:中国计量 浏览:303
计量是人们定量描述物质世界,揭示自然界物质运动规律,改造客观世界的一种不可缺少的手段。计量是通过实现单位统一、量值准确可靠来为现代化建设服务的。没有测量就没有科学,计量科学就是准确测量的基础。

计量科学技术是基础科学,是应用科学,同时也是先导性科学。在新兴科技领域产生和发展的过程中,往往需要新的计量基准、标准的建立。因此,加强计量科学技术基础研究,对各学科的研究和经济建设、社会发展有着重要的意义。

计量的基础作用是什么

计量学是研究一切有关测量的理论和实践问题的科学。其内容包括研究确定计量单位和单位制、计量单位的复现方法和建立基准、标准体系、量值传递和溯源方法,误差理论及测量结果的质量保证。我们知道,事物的性质是由质和量两方面来体现的。经验表明,科学研究往往是由定性的观察开始的,最后以理论来表述。通过数学表达是对自然规律最严谨的描述,没有定量的实验观测便难以证明这种表达的正确性,这一点在物理学中表现得尤其突出。所以,计量学的发展与物理学的发展关系密切。
自然科学的发现为技术发展奠定了基础。但技术成果若没有可供工程计算的基本数据就不可能进行工程设计,也不可能形成规模生产的能力,不言而喻,测量是获取基本数据必不可少的手段。现代化生产是专业分工的社会化生产,产品要有互换性,要求对工艺过程进行严格的控制以保证产品性能的一致性,保证产品质量生产过程中的测量和控制。不可能像手工作业凭经验操作,而要求对多学科工艺参数进行在线的甚至随机的测量和控制。在商品的制造生产中,要求低投入多产出,提高劳动效率、节约原材料,即降低投入与多产出比两大方面。显然生产过程中的自动化是当前提高劳动生产效率的主要途径,而节约原材料和能源除了有赖于设计和工艺方法的改进,还与生产过程的控制有关,自动测量不但替代了人的感官功能,并且在灵敏度、量程以及忍受的环境条件方面早已超出人类感官的范围,有些人类尚无法感觉到的物质和现象,我们可用传感器探测出来。所以测量是人类获取生产过程信息的唯一途径。

计算机的出现推动了第三次工业革命。20世纪90年代以来,由于计算机和光通信技术的迅速发展,引起了世界范围以“信息革命”为时代标志的科技大进军。信息科学是获取信息、传递信息和处理信息的科学。人们获取信息,甚至对自然的认识,是由感性到理性,由定性到定量的过程。现代科学对自然的探索主要靠更精密、更灵敏、更高级的传感器技术及测量仪器定量而精确地获得信息。例如,对遥远的星际发出的脉冲波谱需要进行准确的定量分析;对医学诊断中应用的核磁共振需要极高准确度的频率测量;对微小的脱氧核糖酸(DNA)也需要进行精确的测序。所有这些测量使用的仪器都必须通过计量校准,从确保其测量结果的准确可靠性来讲,计量科学技术是准确获取信息的基础和保证。

计量与当代最前沿科学技术有着密切互动关系。当代基础性研究在继续依靠科学家创造性思维的同时,越来越依靠于复杂、精密、宏大的实验系统和科学测量手段。20世纪60年代对宇称不守恒理论的验证,就是应用美国标准与技术研究院(NIST)的计量仪器设备完成的,从实验证实了宇称不守恒的理论。在物理学方面,牛顿力学自奠基以来得到不断的完善,揭示出各种物理量之间的关系,这些关系是以长度、时间和质量3个量为基本量,以量纲形式来表述的。但在作量的表述时,随着所采用的基本单位不同而需要引入不同的系数。自1780年法国提出米制作为单位制基础以来,米制因为以十进制为基础,显示出较其他单位制的优越性。同时法国也以当时较为先进的方法,建立了复现单位制的基准,米制逐渐也被其他国家所釆用。除了长度、质量和时间外,温度、电流、光强和物质的量也是基本单位,再由这7个基本单位导出其他物质的量。科学技术发展的历史证明,计量与基础科学研究和高新技术的关系从来就是相辅相成的,彼此交叉,互相促进、共同发展的。

本文刊发于《中国计量》杂志2021年第11期

原标题:我们为什么需要计量科学(节选)

作者:中国计量科学研究院 卢敬叁

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