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科技要發展，計量須先行

標題 : 鐵塔支撐著天線 使電磁波得以傳遞 ; 計量支撐著科學 使科技得以發展
攝影 : 駱駿傑，實驗所總務部 ^（注一）

著名數學物理學家、熱力學之父開爾文男爵曾提到，“當你能測量你所說的事物並以數字表達它時，說明你對於這個事物有一定的認識。但是當你無法測量它、無法以數字表達它時，說明你的知識是貧乏的、難以令人滿意的”。

科學家門捷列夫也曾說,“沒有計量，就沒有科學。”

我國軍事及政治家聶榮臻元帥亦曾言，“科技要發展，計量須先行。”

一點點計量的歷史

計量是指實現單位統一、量值準確可靠的活動，在中國歷史上被稱為“度量衡”，“度”是關於長短的量—長度；“量”是關於多少的量—容量；“衡”是關於輕重的量—重量（質量）。

人類社會自古以來就免不了需要一套有標準可循的度量衡。可是不同時代與不同地區所制定的標準卻五花八門，往往沒有客觀的標準。以長度來說，在中國最初的尺是指男性伸展的拇指和中指之間的距離，也有說是指一百粒棃米首尾相連的長度；古埃及人則用男性肘關節到最遠端指尖的距離作為一腕尺；十二世紀的英國國王亨利一世規定一碼是他的拇指到鼻尖的距離，到了十四世紀，英王愛德華二世又訂定一英吋是三顆大麥排成一行的長度。

隨著生產力和科學技術的發展，現代計量已遠遠超出“度量衡”的範圍。從質量及長度等計量學科，擴展至電磁學、時間頻率、熱學、聲學、光學、化學、電離輻射等等計量專業學科。

標題 : 測量準備中
攝影 : 梁志民，溫度實驗所 ^（注一）

時間計量與衛星導航

從計量的發展進程來看，測量準確度的提高，與自然科學和生產力的發展有著緊密的聯繫。當人們期待著用新的生産技術去取代傳統技術時，對測量的方法和準確度就會有更高的要求，這就促使科學家或工程師去探索和改進測量的方法和技術。科技要發展，計量須先行。計量科學的每一次突破，都成爲科學發現的催化劑和技術創新的種子。

舉例來說，衛星導航之所以能實現，與時間測量精度的極大提高有重要關係。在建立衛星導航系統時，每顆衛星都配備有一台超精密的原子鐘。在地表上的接收儀只要接收最少四顆衛星發出的信號進行分析，就能確定接收儀持有者的位置。要把定位的誤差降至僅為一米，衛星的原子鐘需同步到納秒的水平。如果時間不能測得準，就沒有精準的定位系統。

標題 : 交直流電壓的交界點
攝影 : 陳漢文，低頻實驗所 ^（注一）

計量與重力波探測

又例如，當“米”以光速定義後，測量準確度大大提高至萬倍以上，實現了從微觀世界的原子尺度到宏觀世界的宇宙尺度的全範圍、高精度測量。激光測量長度技術、例如激光干涉法也因此而誕生。促進了納米科技、精密製造甚至是天文學的發展。激光干涉引力波天文台（LIGO）就是個很好的例子。愛因斯坦在1916年首次提出重力波的概念。重力波是宇宙的重大的質量加速事件（例如黑洞碰撞）在時空中所產生的漣漪。但是重力波因爲太微弱，所以很難探測得到。經過差不多近百年的努力耕耘，計量學不斷進步，令靈敏度高至可探測重力波的儀器被成功研發出來。 LIGO采用了多種由計量學不同領域中取得突破所帶來的尖端科技。LIGO的真空系統是全世界最大、最純的系統之一。在四公里長的懸臂中，它造出級別達10^-7帕的真空 (亦即只有標準大氣壓的一萬億分之一)，以減少激光與殘餘氣體粒子散射所造成的干涉儀的輸出相位噪聲。再配合LIGO的頂級震波隔離系統、超穩定激光器和要求極為嚴格的光學器件，LIGO能够測量比質子尺寸還小一千倍的位移。因此，當有任何重力波通過干涉儀時，LIGO便能够測量干涉臂因空間扭曲而出現的極微極小的長度變化，從而探測重力波。這樣看來，LIGO確確實實體現了“科技要發展，計量須先行”這句說話。

我們目前正處於量子計量技術革命的開端，用自然常數來定義計量單位，配合下一代科學發展的需要，推動技術進步。開創更舒適、更美好的明天。除了作為本地質量基礎設施的重要組成部分，標準及校正實驗所是中國香港物理計量的最高機構，我們會致力為香港的科技發展提供堅實的基礎。

注1：為宣傳計量學的重要性，在標準及校正實驗所舉辦了一個內部攝影比賽。 這是獲獎照片之一。