新聞中心

計(jì)量的作用和意義-專注微流體控制技術(shù)

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，計(jì)量的作用和意義已日益明顯。下面略舉幾例：

1．計(jì)量與科學(xué)技術(shù)

眾所周知，科學(xué)技術(shù)是人類生存和發(fā)展的一個(gè)重要基礎(chǔ)。沒有科學(xué)技術(shù)，便不可能有人類的今天。其實(shí)，計(jì)量本身就是科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要的組成部分。任何科學(xué)技術(shù)，都是為了探討、分析、研究、掌握和利用事物的客觀規(guī)律；而所有的事物都是由一定的“量”組成，并通過(guò)“量”來(lái)體現(xiàn)的。為了認(rèn)識(shí)量并確切地獲得其量值，只有通過(guò)計(jì)量。比如，哥白尼關(guān)于天體運(yùn)行的學(xué)說(shuō)，是在反復(fù)觀察的基礎(chǔ)上提出的，并在伽利略用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了進(jìn)一步觀測(cè)之后而確立的；著名的萬(wàn)有引力定律，被牛頓的敏銳觀察所揭示，并在百余年后經(jīng)卡文迪許的精密測(cè)試而得到了確認(rèn)；愛因斯坦的相對(duì)論，也是在頻率精密測(cè)量的基礎(chǔ)上才得到了一定的驗(yàn)證；李政道、楊振宇關(guān)于弱相互作用下宇稱不守恒的理論，也是吳健雄等人在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局（金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院）進(jìn)行了專門的測(cè)試才驗(yàn)證的?？傊?，從經(jīng)典的牛頓力學(xué)到現(xiàn)代的量子力學(xué)，各種定律、定理，都是經(jīng)過(guò)觀察、分析、研究、推理和實(shí)際驗(yàn)證才被揭示、承認(rèn)和確立。計(jì)量正是上述過(guò)程的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

歷史上三次大的技術(shù)革命，都充分地依靠了計(jì)量，同時(shí)也促進(jìn)了計(jì)量的發(fā)展。
以蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用為主軍標(biāo)志的第一次技術(shù)革命，導(dǎo)致以機(jī)器為主的工廠取代了以手工為基礎(chǔ)的作坊，使生產(chǎn)力得以迅速提高，進(jìn)而確立了資本主義的生產(chǎn)方式。當(dāng)時(shí)，經(jīng)典力學(xué)和熱力學(xué)是社會(huì)科技發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。在蒸汽機(jī)的研制和應(yīng)用的過(guò)程中，都需要對(duì)蒸汽壓力、熱膨脹系數(shù)、燃料的燃燒效率、能量的轉(zhuǎn)換等進(jìn)行大量的計(jì)量測(cè)試。力學(xué)計(jì)量和熱工計(jì)量，就是在這種情況下發(fā)展起來(lái)的。另外，機(jī)械工業(yè)的興起，使幾何量的計(jì)量得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

以電的產(chǎn)生和應(yīng)用為基本標(biāo)志的第二次技術(shù)革命，更加推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律，以及麥克斯韋電磁波理論等，為電磁現(xiàn)象的深入研究和廣泛應(yīng)用、電磁計(jì)量和無(wú)線電計(jì)量的開展，提供了重要的理論基礎(chǔ)。例如，1821年西貝克發(fā)現(xiàn)的熱電效應(yīng)，為熱電偶的誕生奠定了理論基礎(chǔ)；而各種熱電偶的研制成功，則對(duì)溫度計(jì)量、電工計(jì)量、以及無(wú)線電計(jì)量等提供了一種重要手段，促進(jìn)了相應(yīng)科技的發(fā)展。為了實(shí)際測(cè)量地球運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速率，邁克爾遜等人利用物理學(xué)的成就，研制出了邁克爾遜干涉儀，從而為長(zhǎng)度計(jì)量提供了一個(gè)重要方法。1892年，邁克爾遜用鎬光（單色紅光）作為干涉儀的光源，測(cè)量了保存于巴黎的鉑銥合金基準(zhǔn)米尺的長(zhǎng)度，獲得了相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果（等于1 553 163.5個(gè)紅光波長(zhǎng)）。直至百余年后的今天，利用各種干涉儀精密測(cè)量長(zhǎng)度，仍然是幾何量計(jì)量的一種重要方法。普朗克關(guān)于能量狀態(tài)的量子化假說(shuō)，指出物體在輻射和吸收能量時(shí)，其帶電的線性諧振子可以和周圍的電磁場(chǎng)交換能量,以致能從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)狀態(tài)，并且能量子的能量為?E＝hυ（式中h——普朗克常數(shù)，υ——頻率）。愛因斯坦在普朗克假說(shuō)的基礎(chǔ)上，提出了光不僅具有波動(dòng)性，而且還具有粒子性，即光是以速度c運(yùn)動(dòng)的粒子（光子）流，其單元（光子）的能量為?E＝hυ，從而說(shuō)明不同頻率的光子具有不同的能量。上述理論成功地解釋了光電效應(yīng)，成了熱輻射計(jì)量的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也使計(jì)量開始從宏觀進(jìn)入微觀領(lǐng)域。隨著量子力學(xué)、核物理學(xué)的創(chuàng)立與發(fā)展，電離輻射計(jì)量逐漸形成。

核能及化工等的開發(fā)與應(yīng)用，導(dǎo)致了第三次技術(shù)革命。在這個(gè)時(shí)期，科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更加迅速。原子能、化工、半導(dǎo)體、電子計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)、激光、遙感、宇航等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計(jì)量日趨現(xiàn)代化，計(jì)量的宏觀實(shí)物基準(zhǔn)逐步向量子（自然）基準(zhǔn)過(guò)渡。原子頻標(biāo)的建立和米的新定義的形成,有著相當(dāng)重要的意義。頻率和長(zhǎng)度的精密測(cè)量，促進(jìn)了現(xiàn)代科技的發(fā)展。比如，光速的測(cè)定、原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)的探測(cè)以及航海、航天、遙感、激光、微電子學(xué)等許多科技領(lǐng)域，都是以頻率和長(zhǎng)度的精密測(cè)量為重要基礎(chǔ)的。

至于人們廣泛談?wù)摵完P(guān)注的所謂第四次技術(shù)革命，將引起科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的重大變革，人類將進(jìn)入“超工業(yè)社會(huì)”或“信息社會(huì)”。那時(shí)，不可再生的石化燃料能源將替換成可再生的太陽(yáng)能、海潮發(fā)電等新能源，鋼鐵、機(jī)械、橡膠等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將被電子工業(yè)、宇航工程、海洋工程、遺傳工程等新興產(chǎn)業(yè)所征服，等等。這場(chǎng)技術(shù)革命的先導(dǎo)是微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)，而集成電路又可以說(shuō)是先導(dǎo)的核心。集成電路的研制，沒有相應(yīng)的計(jì)量保證是不可想象的。比如，硅單晶的幾何參數(shù)、物理特性，超純水、超純氣的純度，化學(xué)試劑、光刻膠的性能，膜層厚度、層錯(cuò)位錯(cuò)，離子注入深度、濃度、均勻度以及工藝監(jiān)控測(cè)試圖形等的測(cè)定與控制，都是精密測(cè)量。當(dāng)前，我國(guó)集成電路研制尚比較落后，計(jì)量工作跟不上是其中的原因之一。
總之，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是物理學(xué)的成就，為計(jì)量的發(fā)展創(chuàng)造了重要的前提，同時(shí)也對(duì)計(jì)量提出了更高的要求，推動(dòng)了計(jì)量的發(fā)展；而計(jì)量的成就，又促進(jìn)了科技的發(fā)展。正如門捷列夫所說(shuō)：“沒有計(jì)量，便沒有科學(xué)”。聶榮臻同志也曾明確指出：“科技要發(fā)展，計(jì)量須先行”；“沒有計(jì)量，寸步難行”。

上一個(gè)：計(jì)量及其特點(diǎn)-專注微流體控制技術(shù)下一個(gè)：計(jì)量的范圍與領(lǐng)域-專注微流體控制技術(shù)