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米制公约

2020-10-16

出处：族谱网

作者：阿族小谱

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背景1800年的版画，描述了当年11月4日新的十进制单位成为全法国的法定单位法国大革命前，虽然有俄罗斯等少数国家使用他国的计量系统，但其他的欧洲各国都使用着不同的计量单位。法国大革命初期，法国国民制宪议会决定统一法国的度量衡，而且他们决定放弃标准化既有计量系统，而是利用自然界的量创造一套全新计量单位。1795年4月7日，法国通过的相关法案对新的计量体系进行了定义，米制单位诞生。1799年，法国政府公告使用米制系统。19世纪初开始，米制被欧洲各国和天文、物理等国际组织相继采用或推荐采用，米制在世界上的影响迅速扩大。1817年，荷兰开始采用米制单位，1850年至1870年间，又有一些国家陆续接受了米制单位，包括西班牙、很多南美洲共和国、意大利和德国等。1863年，万国邮政联盟开始使用克来表示信件重量。法国政府于1870年8月、1872年9月两次召开由采用米制国家代表参加的“国际米制委员会”会议...

背景

1800年的版画，描述了当年11月4日新的十进制单位成为全法国的法定单位

法国大革命前，虽然有俄罗斯等少数国家使用他国的计量系统，但其他的欧洲各国都使用着不同的计量单位。法国大革命初期，法国国民制宪议会决定统一法国的度量衡，而且他们决定放弃标准化既有计量系统，而是利用自然界的量创造一套全新计量单位。1795年4月7日，法国通过的相关法案对新的计量体系进行了定义，米制单位诞生。1799年，法国政府公告使用米制系统。

19世纪初开始，米制被欧洲各国和天文、物理等国际组织相继采用或推荐采用，米制在世界上的影响迅速扩大。1817年，荷兰开始采用米制单位，1850年至1870年间，又有一些国家陆续接受了米制单位，包括西班牙、很多南美洲共和国、意大利和德国等。1863年，万国邮政联盟开始使用克来表示信件重量。法国政府于1870年8月、1872年9月两次召开由采用米制国家代表参加的“国际米制委员会”会议。

1875年大会

1875年大会代表面对的首要任务就是法国政府持有的米和千克原器的替代和成立一个组织负责全球范围内标准的维护。该大会未将其自身与其他的测量单位相联系。但大会有被法国和德国政治操纵的意味，尤其是法国几年前刚刚因被普鲁士击败而受辱。尽管法国失去了对米制系统的控制，但他们也确保了它被交给了国际组织而不是德国，况且这个国际组织的总部还是设在巴黎的。

参考标准

历史上的国际米原器棒，由铂铱合金制成，曾是1889年至1960年的标准。

大会被要求讨论然后维护一项基于当时的法国标准的国际标准，而不是使用法国的标准。到大会召开的1870年，法国的标准已经用了70年，由于磨损，和1799年刚刚开始采用时已经存在差距了。

1870年大会之前，法国的政治家们曾担心当时的长度单位“米”可能不会被世界接受，因为依据子午线的新测距，根据其“通过巴黎的子午线上从地球赤道到北极点的距离的千万分之一”的最初定义，米的长度要短0.03%（300 µm）。但当德裔瑞士代表称“在我们现在的年代，没有任何一个严肃的科学家会通过地球的尺寸来推导一米的长度”时，他们就放心了。当1875年大会召开时，提出了米和千克的新原器的制造要尽可能的复制当前标准的值。

尽管新的米原器与原来的米的长度相同，但为了减小测量时弯曲的影响，它的截面被制成了X型（英语：Henri Tresca）而不是原先的矩形。此外，制作的新的原器棒并不是恰好一米，而是长一点，用刻线在上面标示出一米的距离。伦敦公司庄信万丰制作了30个米原器和40个千克原器。在1889年第一届国际计量大会上，6号棒（bar No. 6）和X号圆柱（cylinder No. X）被定为国际原器。剩下的被用作国际计量局工作副本或分发给各成员国作国家原器。米原器的应用一直持续到到1960年，这一年国际计量大会决定改用氪（Kr）原子的2p10与5d5能级间跃迁辐射在真空中的波长的1650763.73倍定义米的标准长度，以避免受到原器磨损的影响。而1983年，国际计量大会又改用“光在真空中行进1/299792458秒的距离”定义米的标准长度。在2014年第25届国际计量大会之后，千克原器仍在使用，但它将会在近几年内被新定义所取代，不过也不会早于2018年的下一届大会。

组织

大会创建了三个主要的国际组织来在全球范围内推广权度的标准化：首先，国际计量大会（CGPM）为各个成员国的代表们提供了一个论坛；其次，国际计量委员会（CIPM)为一个由计量专家组成的咨询机构；最后，国际计量局（BIPM）是为国际计量大会和国际计量委员会提供文秘和试验设备支持的研究所。

国际计量大会

国际计量大会（Conférence générale des poids et mesures，简称CGPM）是主要的决策机构，由来自成员国的代表和来自附属成员的观察员（无投票权）组成。大会通常每四到六年召开一次，来接受和审议国际计量委员会的报告并批准国际单位制（SI）的新发展，当然也有间隔不到四年的，如2011年大会上决定在2014年而不是2015年召开下次大会来讨论新SI的定义（英语：Proposed redefinition of SI base units）。它还负责国际计量委员会的新任命和国际计量局主要发展和资金事务的讨论。

国际计量委员会

国际计量局的印章

国际计量委员会（Comité international des poids et mesures，简称CIPM）是由来自18个（开始是14个）不同成员国的18名计量专家组成的国际计量大会的咨询机构。国际计量委员会下设有10个咨询委员会（consultative committees，简称CCs），它们分别负责不同领域的计量，如一个负责温度，一个负责长度等等。国际计量委员会每年在法国塞夫勒召开，讨论各个咨询委员会的年度报告，向各成员国政府提交一份国际计量局行政和财务方面的年度报告，必要时在技术问题上为国际计量大会提供建议。国际计量委员会的每一个成员都来自不同的成员国——为褒奖法国为创立公约做出的贡献，国际计量委员会中通常为法国留有一席。

国际计量局

国际计量局（Bureau international des poids et mesures，简称BIPM）坐落在法国塞夫勒，保存着国际千克原器，为国际计量大会和国际计量委员会提供计量服务，为这两个组织的秘书处提供房屋并主办他们的正式会议。它还保管者已经在1960年退役的原先的国际米原器。历年各个国际原器都要送回国际计量局总部校准。

最初，国际计量局有九名员工，而第一批原器被分发后曾降到四名；2012年，它有超过70名员工和一千万欧元以上的预算。国际计量局的局长同时也必然是国际计量委员会的一员和各个咨询委员会的一员。

1875年后的发展

计量学在1875年以来有了极大的发展。特别是米制公约在1921年进行了完善，以至于很多国际组织在国际计量委员会内拥有一个论坛以确保各个学科间测量的协调性。另外，当初为贸易制定的内容，而今却已经拓展到了包括军事、科学、工程和技术等人类活动的各个方面。

1921年修订和SI的发展

米制公约拟定之初的主要目的仅仅是为长度和重量制定标准。其他量的标准则被其他机构控制——时间由天文学家负责，电学单位由一系列的专业大会负责，其他的物理标准和概念则主要被国际纯粹与应用化合会或国际纯粹与应用物理合会等国际机构维持或定义。

《国际单位制》手册封面

1901年，乔瓦尼·乔治（英语：Giovanni Giorgi）提出建立一个基于米、千克、秒和一个电学单位（安培、伏特或欧姆）四个基本单位的成套单位体系。1921年，对公约进行了扩展以准许涉及所有物理量的标准的升级，这极大的增大了CIPM提交事项的范畴，无保留地给予了它利用乔治的提议的自由。在1933年的第8届国际计量大会上，决定与其他国际机构协作，达成对可推导回国际原器的电学单位的支持。国际电工委员会在其1935年布鲁塞尔大会上原则上予以了赞成。

1948年，第二次世界大战后的第三年，第八届国际计量大会后的第十五年，召开了第九届国际计量大会。作为对国际纯粹与应用物理合会和法国政府的建立一个测量的实用单位体系的正式请求的回应，国际计量大会要求国际计量委员会准备适用于所有遵守米制公约的国家使用的单一计量单位实用体系的建议书在同一届国际计量大会上，正式采纳了一项关于单位符号和数字的书写和印刷的建议书。该建议书也含有最重要的米千克秒单位和厘米克秒单位的推荐符号，这是国际计量大会第一次给出有关推导单位的建议。

国际计量委员会的建议草案在1954年的第十届国际计量大会上提出，该草案是基于米千克秒制的十进制单位的定义、符号和术语的广泛的修订和精简。在其建议中，安培被定为基本单位，而其他电学单位可以推导得出。在与CIS和国际电工委员会（IUPAP）协商后，开尔文度和坎德拉也被定为基本单位。整个体系及其名字“Système International d"Unités”（国际单位制）在第十一届国际计量大会上被采用。

国际计量局在因特网上和以定期出版的宣传册等形式公布了国际计量大会和国际计量委员会通过的国际单位制的正式定义和相互关系。手册的第八版《Le Système International d"Unités – The International System of Units》于2006年出版。

互认协议

符合CIPM MRA计划的实验室所用的标识

在1940年代间，美国政府意识到了让供应商保留产品的质量控制记录来增加过程的可追溯性的好处。这一做法在1979年被英国政府通过质量控制标准BS 5750形成了正式文件。1987年，BS 5750被国际标准化组织（ISO）采纳，并以其为基础编制了ISO 9000。ISO 9000是一部与行业标准结合使用的通用质量控制标准。

由于标准的不同或不兼容造成的一国不承认另一国的质量控制的现象妨碍了国际贸易的发展。在1995年的第二十届国际计量大会（CGPM）上，大家意识到虽然合作的国家之间特定的仪器校准已有一百多年的历史，但已经迫切需要一个更全面的协议。因此国际计量委员会（CIPM）受托对建立仪器校准方面的互认协议进行调研。任何此类协议都将被要求保留可以证明校准可追溯到基本标准的记录，这些记录将记录在ISO9000标准框架下。四年后的1999年，《国家计量基(标)准互认和国家计量院签发的校准与测量证书互认》协议（CIPM-MRA）在第二十一届国际计量大会上获得通过。

《国家计量基(标)准互认和国家计量院签发的校准与测量证书互认》是由国际计量委员会草拟的一份协议，该协议给参与的国家计量院（NMIs）提供一个框架彼此承认对方测量标准的等效效果和他们的校正及测量证书的有效性，以促进自由贸易和消除贸易技术壁垒。

国际原子时的协调

国际原子时的定义与测量随着原子钟的出现而成为可能，它具有足够的精度，地球自转的变化都能检测出来。国际地球自转服务组织（IERS）检测这一变化，并在必要的时候提出设置闰秒。目前在全球超过50个实验室中有超过200台原子钟，国际计量局（BIPM）根据米制公约的授权协调各个原子钟。

国际单位制新定义

新国际单位制中，七个基本单位（彩色）和七个基本物理常数（灰色）之间的关系。

1960年以来，当米放弃国际米原器重新定义后，千克成为唯一依赖标准器的计量单位。这些年来，国际千克原器的质量被检测出有每年20×10千克的减少。在1999年的第二十一届国际计量大会上，各国国家实验室被敦促研究接触千克与特定标准器关联的方法。

偏差的存在已经被明确，阿伏伽德罗计划和瓦特平衡法（英语：Watt balance）的发展使高精度简介测量质量成为可能。这些计划为重新定义千克提供了可用替代方案。

2007年发表的一份测温学咨询委员会对国际计量委员会的报告中提到，当前的温度定义无法满足低于20 K的温度和高于1300 K的温度。该委员会认为，相比水的三相点温度，玻尔兹曼常数可以为温度的测量提高更好的基础，因为它可以克服上述的困难。

在2007年的第二十三届大会上，国际计量大会委托国际计量委员会对以自然常数为基础重新定义所有计量单位开展研究。次年，国际纯粹与应用物理合会（IUPAP）也对其表示了赞同。2011年，国际计量委员会决定原则上同意单位咨询委员会上一年提出的新定义，但直到细节被敲定之前不付诸实施，并将其提交第二十四届国际计量大会考虑。这一决议被大会接受，另外，国际计量大会决定将下一届大会从2015年提前到2014年，并希望到时候这些建议可以被实施。

成员

国际计量大会（CGPM）承认两类成员：一种是正式成员国，指那些愿意参与国际计量局（BIPM）各项活动的国家；另一种是附属成员，指那些仅希望参与CIPM互认协议（CIPM-MRA）程序的国家或经济体，附属成员在国际计量大会具有观察员的地位。尽管在世界大战期间，法国敌国的成员身份被保留，但由于该公约组织与成员国政府的所有正式联系是通过成员国驻法国大使进行的，因此会员国必定要与法国具有外交关系。每届国际计量大会的开幕式由法国外交部长主持，而后续会议由法国科学院主持。

1875年5月20日，17个国家的代表出现了在巴黎召开的米制大会，并签署了米制公约。之后又有多个国家签署米制公约，成员国数量在1900年为21个，1950年为32个，2001为49个。截至2014年7月21日 (2014-07-21)，国际计量大会已有成员国56个，附属成员和经济体41个，国际组织成员4个（括号内为加入时间）：

成员国