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科技要发展，计量须先行

标题 : 铁塔支撑着天线 使电磁波得以传递 ; 计量支撑着科学 使科技得以发展
摄影 : 骆骏杰，实验所总务部 ^（注一）

著名数学物理学家、热力学之父开尔文男爵曾提到，“当你能测量你所说的事物并以数字表达它时，说明你对于这个事物有一定的认识。但是当你无法测量它、无法以数字表达它时，说明你的知识是贫乏的、难以令人满意的”。

科学家门捷列夫也曾说,“没有计量，就没有科学。”

我国军事及政治家聂荣臻元帅亦曾言，“科技要发展，计量须先行。”

一点点计量的历史

计量是指实现单位统一、量值准确可靠的活动，在中国历史上被称为“度量衡”，“度”是关于长短的量—长度；“量”是关于多少的量—容量；“衡”是关于轻重的量—重量（质量）。

人类社会自古以来就免不了需要一套有标准可循的度量衡。可是不同时代与不同地区所制定的标准却五花八门，往往没有客观的标准。以长度来说，在中国最初的尺是指男性伸展的拇指和中指之间的距离，也有说是指一百粒棃米首尾相连的长度；古埃及人则用男性肘关节到最远端指尖的距离作为一腕尺；十二世纪的英国国王亨利一世规定一码是他的拇指到鼻尖的距离，到了十四世纪，英王爱德华二世又订定一英吋是三颗大麦排成一行的长度。

随着生产力和科学技术的发展，现代计量已远远超出“度量衡”的范围。从质量及长度等计量学科，扩展至电磁学、时间频率、热学、声学、光学、化学、电离辐射等等计量专业学科。

标题 : 测量准备中
摄影 : 梁志民，温度实验所 ^（注一）

时间计量与卫星导航

从计量的发展进程来看，测量准确度的提高，与自然科学和生产力的发展有着紧密的联系。当人们期待着用新的生产技术去取代传统技术时，对测量的方法和准确度就会有更高的要求，这就促使科学家或工程师去探索和改进测量的方法和技术。科技要发展，计量须先行。计量科学的每一次突破，都成为科学发现的催化剂和技术创新的种子。

举例来说，卫星导航之所以能实现，与时间测量精度的极大提高有重要关系。在建立卫星导航系统时，每颗卫星都配备有一台超精密的原子钟。在地表上的接收仪只要接收最少四颗卫星发出的信号进行分析，就能确定接收仪持有者的位置。要把定位的误差降至仅为一米，卫星的原子钟需同步到纳秒的水平。如果时间不能测得准，就没有精准的定位系统。

标题 : 交直流电压的交界点
摄影 : 陈汉文，低频实验所 ^（注一）

计量与重力波探测

又例如，当“米”以光速定义后，测量准确度大大提高至万倍以上，实现了从微观世界的原子尺度到宏观世界的宇宙尺度的全范围、高精度测量。激光测量长度技术、例如激光干涉法也因此而诞生。促进了纳米科技、精密制造甚至是天文学的发展。激光干涉引力波天文台（LIGO）就是个很好的例子。爱因斯坦在1916年首次提出重力波的概念。重力波是宇宙的重大的质量加速事件（例如黑洞碰撞）在时空中所产生的涟漪。但是重力波因为太微弱，所以很难探测得到。经过差不多近百年的努力耕耘，计量学不断进步，令灵敏度高至可探测重力波的仪器被成功研发出来。 LIGO采用了多种由计量学不同领域中取得突破所带来的尖端科技。LIGO的真空系统是全世界最大、最纯的系统之一。在四公里长的悬臂中，它造出级别达10^-7帕的真空 (亦即只有标准大气压的一万亿分之一)，以减少激光与残余气体粒子散射所造成的干涉仪的输出相位噪声。再配合LIGO的顶级震波隔离系统、超稳定激光器和要求极为严格的光学器件，LIGO能够测量比质子尺寸还小一千倍的位移。因此，当有任何重力波通过干涉仪时，LIGO便能够测量干涉臂因空间扭曲而出现的极微极小的长度变化，从而探测重力波。这样看来，LIGO确确实实体现了“科技要发展，计量须先行”这句说话。

我们目前正处于量子计量技术革命的开端，用自然常数来定义计量单位，配合下一代科学发展的需要，推动技术进步。开创更舒适、更美好的明天。除了作为本地质量基础设施的重要组成部分，标准及校正实验所是中国香港物理计量的最高机构，我们会致力为香港的科技发展提供坚实的基础。

注1：为宣传计量学的重要性，在标准及校正实验所举办了一个内部摄影比赛。 这是获奖照片之一。