一、米制的建立
米制是國際上最早建立的一種計量單位制，早在十七八世紀，人們就感到計量單位和計量制度比較混亂，影響了國際貿易的開(kāi)展、經(jīng)濟的發(fā)展及科技的交流，迫切希望科學(xué)家們探索研究一種新的、通用的、適合所有國家的計量單位和計量制度。于是在1791年經(jīng)法國科學(xué)院的推薦，法國國民代表大會(huì )確定了以長(cháng)度單位米為基本單位的計量制度。規定了面積的單位是平方米，體積的單位為立方米。同時(shí)給質(zhì)量單位作了定義， 采用1立方分米的水在其密度最大時(shí)的溫度(4℃)下的質(zhì)量。因為這種計量制度是以米為基礎，所以把它叫做米制。為了進(jìn)一步統一世界的計量制度，1869年法國政府邀請一些國家派代表到巴黎召開(kāi)“國際米制委員會(huì )”會(huì )議。1875年3月1日，法國政府又召集了有20個(gè)國家的政府代表與科學(xué)家參加的“米制外交會(huì )議”，并于1875年5月20日由17個(gè)國家的代表簽署了《米制公約》， 為米制的傳播和發(fā)展奠定了國際基礎。由各簽字國的代表組成的國際計量大會(huì )(CGPM)是“米制公約” 的最高組織形式， 下設國際計量委員會(huì )(CIPM)，其常設機構為國際計量局(BIPM)。1889年召開(kāi)了第一屆國際計量大會(huì )。截止到2011年5月，“米制公約”正式成員國已有55個(gè)。我國于1977年加入“米制公約”。
二、國際單位制的形成
計量單位制的形成和發(fā)展，與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展、國際間的貿易發(fā)展和科技交流，以及人們生活等緊密相關(guān)。1948年召開(kāi)的第九屆國際計量大會(huì )作出決定， 要求國際計量委員會(huì )創(chuàng )立一種簡(jiǎn)單而科學(xué)的并供所有“米制公約”成員國都能使用的實(shí)用單位制。1954年，第十屆國際計量大會(huì )決定采用米、千克、秒、安培、開(kāi)爾文和坎德拉作為基本單位。1958年，國際計量委員會(huì )又通過(guò)了關(guān)于單位制中單位名稱(chēng)的符號和構成倍數單位和分數單位的詞頭的建議。1960年召開(kāi)的第十一屆國際計量大會(huì )決定把上述計量單位制命名為“國際單位制”，并規定其國際符號為“SI”。1971年召開(kāi)的第十四屆國際計量大會(huì )決定增加物質(zhì)的量的單位摩爾作為基本單位。從1975年第十五屆國際計量大會(huì )到1991年第十九屆國際計量大會(huì )，先后決定增加放射性計量的2個(gè)具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的導出單位貝可勒爾和戈瑞， 同時(shí)又增加了4個(gè)詞頭，即10-24、10-21、1021 和1024，從而形成了一個(gè)較為完整的計量單位制體系???國際單位制。隨著(zhù)科技、經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展，國際單位制還會(huì )進(jìn)一步得到充實(shí)和完善。
三、國際單位制及其單位
新中國成立前，我國多種單位制并用，如米制(公制)、市制、英制等。新中國成立后，1959年國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于統一計量制度的命令》，確定米制為我國計量制度。國際單位制形成后，我國對推行國際單位制很重視，1977年國務(wù)院頒布的《計量管理條例(試行)》第三條規定:“我國的基本計量制度是米制(即“公制”)，逐步采用國際單位制”。1978年國務(wù)院又批準成立了由20人組成的“國際單位制推行委員會(huì )”，負責組織全國性的國際單位制推行工作。為了保證國家計量制度的統一，1985年我國頒布的《計量法》第三條規定:“國家采用國際單位制”。什么叫國際單位制？JJF1001-2011《通用計量術(shù)語(yǔ)及定義》中講，“由國際計量大會(huì )(CGPM)批準采用的基于國際量制的單位制，包括單位名稱(chēng)和符號、詞頭名稱(chēng)和符號及其使用規則”叫它為國際單位制。其中的國際量制是指“與聯(lián)系各量的方程一起作為國際單位制基礎的量制”，而量方程是指”給定量制中各量之間的數學(xué)關(guān)系，它與測量單位無(wú)關(guān)”。它是以符號表示量之間關(guān)系的公式，如F=ma，就是反映力與質(zhì)量和加速度之間關(guān)系的量方程，它不同于單位方程。單位方程是指“基本單位、一貫導出單位或其他測量單位間的數學(xué)關(guān)系”，如果J=kg.m.s-2，它反映功(能量)的單位與長(cháng)度單位、質(zhì)量單位和時(shí)間單位之間關(guān)系的單位方程。
國際單位制的單位由兩部分組成， 即SI單位和SI單位的倍數單位，它的組成如圖1所示。
SI單位的倍數單位包括SI單位的十進(jìn)倍數和分數單位。7個(gè)SI基本單位是:長(cháng)度米(m)、質(zhì)量千克(kg)、時(shí)間秒(s)、電流安(A)、熱力學(xué)溫度開(kāi)(K)、物質(zhì)的量摩(mol)和發(fā)光強度坎(cd)。對每一個(gè)SI基本單位都作了嚴格的定義，如米的定義是:“光在真空中于(1/299792458)s的時(shí)間間隔內所經(jīng)路徑的長(cháng)度?！?/span>
國際單位制的導出單位由兩部分組成， 一部分是包括SI輔助單位在內的具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導出單位(共21個(gè))。由于導出單位中有的單位名稱(chēng)太長(cháng)，讀寫(xiě)都不方便， 所以國際計量大會(huì )決定對常用的19個(gè)SI導出單位給予專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)， 這些具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的導出單位絕大多數都是以科學(xué)家的名字命名的， 如力的單位kg.m.s-2稱(chēng)為牛(N)。1984年我國公布法定計量單位時(shí)，將平面角弧度(rad)和立體角球面度(sr)稱(chēng)為SI輔助單位。1990年，國際計量委員會(huì )規定它們是具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導出單位的一部分。我國國家標準GB3100-1993《國際單位制及其應用》中已將平面角弧度和立體角球面度列入具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導出單位。用SI導出單位中另一部分為組合形式的SI導出單位，用SI基本單位間或SI基本單位和具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導出單位的組合通過(guò)相乘或相除構成的但沒(méi)有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導出單位，稱(chēng)為組合形式的SI導出單位。這類(lèi)單位很多，如加速度單位m?s-2、面積單位m2、電場(chǎng)強度單位V/m等。SI單位的倍數單位是由SI詞頭加在SI基本單位或SI導出單位前面所構成的單位，如千米(km)、毫伏(mV)等，但千克(kg)除外。國際單位制中SI詞頭有20個(gè)，從10-24～1024，其中4個(gè)是十進(jìn)位的，即102為百(h)、101 為十(da)、10-1為分(d)和10-2為厘(c)，其余16個(gè)詞頭都是千進(jìn)位，如兆帕(MPa)、微安(μA)等。詞頭的符號有國際通用符號和中文符號，如103國際符號為k，中文符號為千；106為M(兆)；10-3為m(毫)；10-6為μ(微)等。
具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI導出單位和SI詞頭可以查閱有關(guān)資料。
四、國際單位制的特點(diǎn)
國際單位制能廣泛被應用，主要是由于它具有以下特點(diǎn):
(1)具有統一性
它包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、物理化學(xué)、固體物理學(xué)、分子和原子物理學(xué)等各理論科學(xué)和各科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的計量單位，并將科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、國內外貿易及日常生活中所使用的計量單位都統一在一個(gè)計量單位制中，堅持一個(gè)單位只有一個(gè)名稱(chēng)和一個(gè)國際符號的原則。
(2)具有簡(jiǎn)明性
它取消了相當數量的繁瑣的制外單位，簡(jiǎn)化了物理定律的表示形式和計算手續，省去了很多不同單位國際單位制之間的單位換算。由于其是一種十進(jìn)制單位，貫徹了一貫性原則，使它顯得簡(jiǎn)單明了，方便使用。
(3)具有實(shí)用性
SI基本單位和大多數SI導出單位的大小都很實(shí)用，而且其中大部分已經(jīng)得到了廣泛使用，如A(安)、J(焦)等。由SI詞頭構成的十進(jìn)倍數單位，可以使單位大小在很大范圍內調整。
(4)具有合理性
國際單位制堅持“一個(gè)量對應一個(gè)SI一貫制導出單位”的原則，避免了多種單位制和單位的并用及換算，消除了許多不合理甚至是矛盾的現象，如用焦耳代替了千克力米、爾格、大卡、瓦特小時(shí)等，避免了同類(lèi)量具有不同的量綱的矛盾。
(5)具有科學(xué)性
國際單位制的單位是根據科學(xué)實(shí)驗所證實(shí)的物理定律嚴格定義的， 它明確和澄清了很多物理量與單位的概念，并廢棄了一些舊的不科學(xué)的習慣概念、名稱(chēng)和用法，如把千克(俗稱(chēng)公斤)既作為質(zhì)量單位，又作為重力單位， 質(zhì)量與重力是兩個(gè)性質(zhì)完全不同的物理量。
(6)具有精確性
7個(gè)SI基本單位都能以當代科學(xué)技術(shù)所能達到的最高準確度來(lái)復現和保存。目前，我國長(cháng)度計量單位米復現不確定度為2*10-11m，時(shí)間秒復現不確定度為5*10-15s等。
(7)具有繼承性國際單位7個(gè)SI基本單位中有6個(gè)是米制原來(lái)所采用的，它克服了米制的不足，但又繼承了米制的優(yōu)點(diǎn)。它是建立在米制基礎上的單位制，所以稱(chēng)它為現代米制。除上述優(yōu)點(diǎn)外，國際單位制還具有通用性強、比較穩定等特點(diǎn)，因此被國際上許多國家、國際性科學(xué)組織和經(jīng)濟組織所采用。
本文刊發(fā)在《中國計量》雜志2013年第三期
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