在計量與科學(xué)技術(shù)和計量與生產(chǎn)中看出其意義

1．計量與科學(xué)技術(shù)
眾所周知，科學(xué)技術(shù)是人類(lèi)生存和發(fā)展的一個(gè)重要基礎。沒(méi)有科學(xué)技術(shù)，便不可能有人類(lèi)的今天。其實(shí)，計量本身就是科學(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(guān)規律；而所有的事物都是由一定的“量”組成，并通過(guò)“量”來(lái)體現的。為了認識量并確切地獲得其量值，只有通過(guò)計量。比如，哥白尼關(guān)于天體運行的學(xué)說(shuō)，是在反復觀(guān)察的基礎上提出的，并在伽利略用天文望遠鏡進(jìn)行了進(jìn)一步觀(guān)測之后而確立的；著(zhù)名的萬(wàn)有引力定律，被牛頓的敏銳觀(guān)察所揭示，并在百余年后經(jīng)卡文迪許的精密測試而得到了確認；愛(ài)因斯坦的相對論，也是在頻率精密測量的基礎上才得到了一定的驗證；李政道、楊振宇關(guān)于弱相互作用下宇稱(chēng)不守恒的理論，也是吳健雄等人在美國標準局（金標準技術(shù)研究院）進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的測試才驗證的�？傊�，從經(jīng)典的牛頓力學(xué)到現代的量子力學(xué)，各種定律、定理，都是經(jīng)過(guò)觀(guān)察、分析、研究、推理和實(shí)際驗證才被揭示、承認和確立。計量正是上述過(guò)程的重要技術(shù)基礎。
歷史上三次大的技術(shù)革命，都充分地依靠了計量，同時(shí)也促進(jìn)了計量的發(fā)展。
以蒸汽機的廣泛應用為主軍標志的第一次技術(shù)革命，導致以機器為主的工廠(chǎng)取代了以手工為基礎的作坊，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。在蒸汽機的研制和應用的過(guò)程中，都需要對蒸汽壓力、熱膨脹系數、燃料的燃燒效率、能量的轉換等進(jìn)行大量的計量測試。力學(xué)計量和熱工計量，就是在這種情況下發(fā)展起來(lái)的。另外，機械工業(yè)的興起，使幾何量的計量得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
以電的產(chǎn)生和應用為基本標志的第二次技術(shù)革命，更加推動(dòng)了社會(huì )的發(fā)展。歐姆定律、法拉第電磁感應定律，以及麥克斯韋電磁波理論等，為電磁現象的深入研究和廣泛應用、電磁計量和無(wú)線(xiàn)電計量的開(kāi)展，提供了重要的理論基礎。例如，1821年西貝克發(fā)現的熱電效應，為熱電偶的誕生奠定了理論基礎；而各種熱電偶的研制成功，則對溫度計量、電工計量、以及無(wú)線(xiàn)電計量等提供了一種重要手段，促進(jìn)了相應科技的發(fā)展。為了實(shí)際測量地球運動(dòng)的相對速率，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(cháng)度計量提供了一個(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，測量了保存于巴黎的鉑銥合金基準米尺的長(cháng)度，獲得了相當準確的結果（等于1 553 163.5個(gè)紅光波長(cháng)）。直至百余年后的今天，利用各種干涉儀精密測量長(cháng)度，仍然是幾何量計量的一種重要方法。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(xiàn)性諧振子可以和周?chē)�的電磁�?chǎng)交換能量,以致能從一個(gè)能級躍遷到另一個(gè)能級狀態(tài)，并且能量子的能量為?E＝hυ（式中h——普朗克常數，υ——頻率）。愛(ài)因斯坦在普朗克假說(shuō)的基礎上，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，成了熱輻射計量的理論基礎，同時(shí)也使計量開(kāi)始從宏觀(guān)進(jìn)入微觀(guān)領(lǐng)域。隨著(zhù)量子力學(xué)、核物理學(xué)的創(chuàng )立與發(fā)展，電離輻射計量逐漸形成。
核能及化工等的開(kāi)發(fā)與應用，導致了第三次技術(shù)革命。在這個(gè)時(shí)期，科學(xué)技術(shù)和社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展更加迅速。原子能、化工、半導體、電子計算機、超導、激光、遙感、宇航等新技術(shù)的廣泛應用，使計量日趨現代化，計量的宏觀(guān)實(shí)物基準逐步向量子（自然）基準過(guò)渡。原子頻標的建立和米的新定義的形成,有著(zhù)相當重要的意義。頻率和長(cháng)度的精密測量，促進(jìn)了現代科技的發(fā)展。比如，光速的測定、原子光譜的超精細結構的探測以及航海、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(cháng)度的精密測量為重要基礎的。
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)濟和社會(huì )的重大變革，人類(lèi)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、機械、橡膠等傳統產(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)革命的先導是微電子學(xué)和計算機，而集成電路又可以說(shuō)是先導的核心。集成電路的研制，沒(méi)有相應的計量保證是不可想象的。比如，硅單晶的幾何參數、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、層錯位錯，離子注入深度、濃度、均勻度以及工藝監控測試圖形等的測定與控制，都是精密測量。當前，我國集成電路研制尚比較落后，計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，為計量的發(fā)展創(chuàng )造了重要的前提，同時(shí)也對計量提出了更高的要求，推動(dòng)了計量的發(fā)展；而計量的成就，又促進(jìn)了科技的發(fā)展。正如門(mén)捷列夫所說(shuō)：“沒(méi)有計量，便沒(méi)有科學(xué)”。聶榮臻同志也曾明確指出：“科技要發(fā)展，計量須先行”；“沒(méi)有計量，寸步難行”。
2．計量與生產(chǎn)
計量對工業(yè)生產(chǎn)的作用和意義是很明顯的。社會(huì )化大生產(chǎn)的本身就要求有高度的計量保證。生產(chǎn)的發(fā)展，大體上可分為三個(gè)階段，即以經(jīng)驗為主的階段，半經(jīng)驗、半科學(xué)階段和科學(xué)階段。計量則是科學(xué)生產(chǎn)的技術(shù)基礎。從原材料的篩選到定額投料，從工藝流程監控到產(chǎn)品的品質(zhì)檢驗，都離不開(kāi)計量。例如，一輛普通的載重汽車(chē)有9000多個(gè)零件，由上百個(gè)工廠(chǎng)生產(chǎn)，若沒(méi)有一定的計量保證，就無(wú)法裝配成功。某地方中型鋼鐵廠(chǎng)軋鋼板的耗油量，原來(lái)是每噸300余公斤，后來(lái)由于對廢氣、空氣量、燃燒供熱量以及溫度等進(jìn)行了計量監控，結果使能耗下降到每噸40公斤。原先，某鋼廠(chǎng)的冶金爐，所用的重油燃料靠人工經(jīng)驗控制，根本不計量；為了火旺，總是多投料，結果燃燒不徹底，黑煙滾滾，既多耗油，又污染環(huán)境，以致連年虧損。后來(lái)，安裝了計量?jì)x表，對燃料進(jìn)行了監控，使加油量保持在最佳值，既節約了油料，又減少了污染，同時(shí)還提高了煉鋼效率，結果很快就出現了扭虧為盈的新局面。某瑪鋼廠(chǎng)是我國生產(chǎn)瑪鋼制品的第一大廠(chǎng)。過(guò)去，能耗一直居高不下，是當地耗能的重點(diǎn)戶(hù)。為摸清原因，該廠(chǎng)對十余種主要設備進(jìn)行了熱平衡測試，并取得了大量數據，從而計算出設備熱平衡和能耗的基本關(guān)系，初步掌握了能源利用的規律，找出了能耗嚴重的主要原因并相應地安裝了監測儀表。例如，退火窯的熱效率原約為8%，監測控制后則提高到12%以上，退火時(shí)間由60小時(shí)降到35小時(shí)，一年就節煤近2 000噸、節電26 000余千瓦小時(shí)（度）。結果，一年下來(lái)，全廠(chǎng)的用水量下降了21％，節電約600 000千瓦小時(shí)，綜合能耗下降了約10％，產(chǎn)值提高了22％。
近年，國外經(jīng)濟發(fā)達國家，把優(yōu)質(zhì)的原材料、先進(jìn)的工藝裝備和現代的計量檢測手段，視為現代化生產(chǎn)的三大支柱。其實(shí)，優(yōu)質(zhì)原材料的制取與篩選、先進(jìn)工藝裝備的配備與流程的監控，也都離不開(kāi)計量測試。例如，國外先進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品品質(zhì)高，次、廢品少或幾乎沒(méi)有，其中重要的因素就是充分利用了在線(xiàn)測量與監控技術(shù)。至于所謂的柔性生產(chǎn)（制造）系統，更需要現代計量檢測手段的技術(shù)保證。
至于農業(yè)生產(chǎn)，特別是現代化的農業(yè)生產(chǎn)，亦必須有計量保證。例如，為了科學(xué)種田，就必須通過(guò)計量來(lái)掌握土壤的酸堿度、鹽分、水分、有機質(zhì)和氮、磷、鉀的含量以及溫度等。在鹽水選種、溫湯或藥劑浸種、適溫催芽和離心脫水等過(guò)程中，亦都要靠一定的計量保證。電離輻射育種，是近年發(fā)展起來(lái)的一項重要增產(chǎn)措施。我國已用該法培育出了許多農作物新品種，其中魯棉一號可使棉花大面積地成倍增產(chǎn)。利用電離輻射實(shí)現農產(chǎn)品和食物的防腐保鮮，亦是新興輻射加工工業(yè)的一個(gè)重要方面。所有這些，都需要相應的計量保證，否則不僅達不到預期的效果，而且會(huì )造成不應有的損失。另外，在田間管理上，也離不開(kāi)計量。例如，既要合理密植，又要間作套種，這就需要對植株光合作用的照度等進(jìn)行必要的計量。
事實(shí)充分表明，科學(xué)生產(chǎn)和技術(shù)革新，都離不開(kāi)計量測試。