主题:【资料】计量的发展

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计量学的发展史与物理学的发展紧密相关

近代物理学的发展是从经典力学开始的,它研究宏观物体的低速机械运动的现象和规律,可追溯到17世纪初。这时欧洲的科学发展迅速,物理学已开始发展成为一门测量科学,它逐步引入了“物理量”的概念。如质量、力和加速度等,用它们之间的相互关系描述物理现象。英国物理学家牛顿深入研究了经典力学的经验规律,发现了它的基本规律,以牛顿三定律和万有引力定律表示,奠定了经典力学的基础。在这些定律中,物理量之间的数学关系可看作是某个物理量的定义,也可看作是一种现象或物质性质的定义。因而近代计量学的发展是与近代物理学同步发展和互相促进的。当物理量的测量知识逐渐形成科学体系,计量学就从实验科学中分离出来,成为一门提高物理量量化精确性的科学。随着天文学、数学、原子物理和量子物理学的不断发展,社会经济、文化不断进步,近代计量学的研究对象扩展,专业门类增多,量程从宏观拓宽到微观领域。计量学的内容更加完备,通常可以概括为:计量单位和单位制;计量器具(包括基准器和标准器);量值传递和溯源;物理常数、材料和物质特性的测定;不确定度、数据处理和测量理论及其方法;计量法制管理等方面。从计量的社会功能可分为科学计量、工程计量和法制计量。如果从伽利略到牛顿时期的近代科学革命算起,近代计量学已有300多年的历史,大致可分以下三个阶段。
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1、近代计量学和米制的创立


英国物理学家牛顿于1685年完成了万有引力定律和机械运动三定律的论证和描述,建立起完整的经典力学体系。牛顿力学对热学、电磁学等的研究产生重大影响,也为近代计量学的创建和测量技术的发展奠定了基石。在近代物理量,如:质量、力、长度、能量、速度、时间、加速度、压力、温度等;创造了许多测量仪器和装置,如天平、温度计、脉博计、望远镜等。但是,科学家们都越来越受到多种物理量单位制的杂乱和无规律的扰乱,无法准确地交流他们的实验结果,迫切需要确立能在国际间通用的物理量单位及其标准。

从18世纪50年代起,法国科学家们开始寻找一个适用于世界各国的通用单位,以便以它为基础得到一种在所有国家都能使用的计量单位制。1790年,法国国民议会责成科学院组成计量改革委员会。次年,委员会提议以赤道到北极的子午线的千万分之一为基本长度单位,并成立了测量子午线、计算、试验摆的振动、研究蒸馏水的重量以及比较古代计量制度五个小组。1793年,委员会又提议使用已有的测量结果尽快建立新的计量制度。1795年4月7日,国民议会颁布新的度量衡制度:采用十进制;米的长度以自北极到赤道段经过巴黎的子午线的一千万分之一为标准;质量单位以1立方分米为温度为摄氏4度纯水在真空中的质量。1799年,测绘学家的大地测量工作最终完成,铸出了纯铂米和千克原器。同年12月10日,颁布法律确定米和千克的值。1837年7月4日的法令终于确定法国从1840年1月1日开始实行“米制”。为纪念这一盛事,制作了纪念章,上面写着:“永远为人类服务”。“米”是近代计量学中第一个以自然物为基准的单位,法国政府和法国科学家从提出方案、测量子午线到制作米原器和千克原器,以至在全民中通行米制单位,前后用了50年时间,为计量学的发展做出了重大贡献。

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2010/4/9 22:59:15 Last edit by xiaopianzi1209
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2、从《米制公约》到国际单位的建立


19世纪初期,英国工业革命蓬勃发展,法国也开始了工期业革命,从19世纪70年代起,法国发生了电力的广泛使用为标志的第二次工业革命。19世纪的自然科学经历了突飞猛进的发展,并相继建立起热力学、电磁学、化学等学科并得到了技术应用。数学长足进步,不断推出新概念和新方法。天文学、地学有很大发展。光学、生物学、有机化学也随之兴起。科学的进步为计量学发展奠定了理论基础。

19世纪初,米制开始向世界普及。1851年,第一届万国博览会(世界博览会)在伦敦举办。会上,展出的巴黎工艺院米尺,参观者及见此精良制造之尺,十分惊喜,认为必须有统一的度量衡制,才能对陈列品比较其优劣、评定其价值。1855年,在巴黎的一次国际会议上,与会者创议设立度量衡研究会,推行米制。同年,巴黎万国工艺博览会审查委员会开会讨论实行米制办法,要求委员们“各尽心力,劝告本国政府及有识之士,推行米制,以谋公益”。1864年,英国允许米制单位同英制单位并用。同年,德国也全部采用米制。1867年,巴黎世界博览会期间,在世界工业巨大发展的强烈影响下,一批科学家创建了度量衡和货币委员会,专门研究和推动两者的世界计量单位制已是大势所趋。1869年,法国政府邀请许多国家派代表参加“国际计量委员会”。1872年,由30个国家的代表继续开会,再次肯定上次会议关于制造米和千克新原器并向各与会国提供复制品的决议。1875年3月1日,法国政府召开“米制外交会议”。5月20日,17个国家(法国、荷兰、比利时、卢森堡、西班牙、哥伦比亚、墨西哥、葡萄牙、意大利等)的全权代表签署了《米制公约》,决定成立国际计量局(BIPM),这是计量学走向国际统一的里程碑。国际计量大会(CGPM)在2000年第21届大会上确定以每年5月20日作为世界纪念日,每年这一天,世界各国都将开展提高计量意识的宣传活动。

1875年《米制公约》签订以后,新成立的国际计量局在“国际计量委员会(CIPM)”的领导下集中全力准备米和千克原器和各种复制品的制造工作并筹备第1届国际计量大会。1889年,第1届国际计量大会(CGPM)召开。会议明确“议定必要的措施,并督促实施,以保证米制的现代形式——国际单位制的普及和改进”为它的主要任务。就在这次会上,批准了米和千克两个单位的定义。1901年的第3届国际计量大会对质量、重量、时间的单位也作了明确的定义,于是就建立了国际单位。

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2010/4/9 22:59:51 Last edit by xiaopianzi1209
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3、国际单位制的发展和结果的国际多边认证

以7个基本单位为基础的国际单位制的建立标志着计量学发展进入了一个新的阶段,它实现了计量单位在各国、各地区以及科技、经济社会各领域中的广泛通用的目标{长度  米、质量  千克(公斤)、时间  秒、电流  安[培]、热力学  温度开[尔文]、物质量  摩[尔]、发光强度  坎[德拉] }。虽然,美国目前尚使用部分英制单位,但以国际计量大会,国际计量委员会为权威单位的一切文件、决定和国际推荐值,均一律采用国际单位制。我国于1984年,国务院发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》,在其后颁布的计量法中,也明文规定采用国际单位制。从此,沿用了几千年的尺、寸和斤、两已为米和千克代替。采用国际单位制是我国计量领域与国际全面接轨的重大举措。

计量学发展的另一个重要进展,是在建立测量和校准结果的国际多边互认制度方面。1985年,英国率先成立了全国统一的国家认可机构。这是由国家法律或政府授权的一个权威性公正机构,依据正式发布的认可要求,对认证机构、检验机构(测试实验室)或人员等从事的有关测量的能力实施评定,对符合要求的机构或人员进行注册,并向社会公布,证明被认可(注册)的机构或人员具备相应能力的活动。这是由权威机构对组织从事检验、检查、认证等评价活动的能力给出予正式承认的程序。

近年来,这种制度逐渐在国际上推广使用。世界各国的评定机构之间,在按照规定的规则程序,通过国际评审,证明合格评定过程的等效性的基础上,相互接受合格评定的结果。这种相互承认活动可以在国家、区域和国际三个层次上进行,通过签订双边或多边相互承认协议加以规定和实施。1997年至1998年间,由国际计量局在巴黎召开了两次《米制公约》成员国国家计量院院长会议,签署了有关标准和测量证书的互认协议,并在成员国之间开展100多项的关键比对,以利于实现量值的国际统一。国际上在科学研究、工农业生产以及多边贸易的发展方面可以具有统一的计量标准和单位量,正朝着近代计量学的最终目标——以最高准确度统一全世界的物理测量大步迈进。

2000年10月17日,国际计量委员会隆重举行国际计量局成立125周年纪念大会,总结一个多世纪以来从近代计量学发展到现代计量学所取得的辉煌成就。

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2010/4/9 23:00:34 Last edit by xiaopianzi1209
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