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展、經濟的發(fā)展及科技的交流，迫切希望科學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年經法國科學院的推薦，法國國民代表大會確定了以長度單位米為基本單位的計量制度。規(guī)定了面積的單位是平方米，體積的單位為立方米。同時給質量單位作了定義， 采用1立方分米的水在其密度最大時的溫度(4℃)下的質量。因為這種計量制度是以米為基礎，所以把它叫做米制。為了進一步統(tǒng)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“國際米制委員會”會議。1875年3月1日，法國政府又召集了有20個國家的政府代表與科學家參加的“米制外交會議”，并于1875年5月20日由17個國家的代表簽署了《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(CGPM)是“米制公約” 的最高組織形式， 下設國際計量委員會(CIPM)，其常設機構為國際計量局(BIPM)。1889年召開了第一屆國際計量大會。截止到2011年5月，“米制公約”正式成員國已有55個。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，與科學技術的進步、經濟和社會的發(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。1948年召開的第九屆國際計量大會作出決定， 要求國際計量委員會創(chuàng)立一種簡單而科學的并供所有“米制公約”成員國都能使用的實用單位制。1954年，第十屆國際計量大會決定采用米、千克、秒、安培、開爾文和坎德拉作為基本單位。1958年，國際計量委員會又通過了關于單位制中單位名稱的符號和構成倍數(shù)單位和分數(shù)單位的詞頭的建議。1960年召開的第十一屆國際計量大會決定把上述計量單位制命名為“國際單位制”，并規(guī)定其國際符號為“SI”。1971年召開的第十四屆國際計量大會決定增加物質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到1991年第十九屆國際計量大會，先后決定增加放射性計量的2個具有專門名稱的導出單位貝可勒爾和戈瑞， 同時又增加了4個詞頭，即10-24、10-21、1021 和1024，從而形成了一個較為完整的計量單位制體系???國際單位制。隨著科技、經濟和社會的發(fā)展，國際單位制還會進一步得到充實和完善。
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年國務院發(fā)布了《關于統(tǒng)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年國務院頒布的《計量管理條例(試行)》第三條規(guī)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年國務院又批準成立了由20人組成的“國際單位制推行委員會”，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(tǒng)一，1985年我國頒布的《計量法》第三條規(guī)定:“國家采用國際單位制”。什么叫國際單位制？JJF1001-2011《通用計量術語及定義》中講，“由國際計量大會(CGPM)批準采用的基于國際量制的單位制，包括單位名稱和符號、詞頭名稱和符號及其使用規(guī)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(shù)學關系，它與測量單位無關”。它是以符號表示量之間關系的公式，如F=ma，就是反映力與質量和加速度之間關系的量方程，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(shù)學關系”，如果J=kg.m.s-2，它反映功(能量)的單位與長度單位、質量單位和時間單位之間關系的單位方程。
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(shù)單位，它的組成如圖1所示。
SI單位的倍數(shù)單位包括SI單位的十進倍數(shù)和分數(shù)單位。7個SI基本單位是:長度米(m)、質量千克(kg)、時間秒(s)、電流安(A)、熱力學溫度開(K)、物質的量摩(mol)和發(fā)光強度坎(cd)。對每一個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的時間間隔內所經路徑的長度?！?/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門名稱的SI導出單位(共21個)。由于導出單位中有的單位名稱太長，讀寫都不方便， 所以國際計量大會決定對常用的19個SI導出單位給予專門名稱， 這些具有專門名稱的導出單位絕大多數(shù)都是以科學家的名字命名的， 如力的單位kg.m.s-2稱為牛(N)。1984年我國公布法定計量單位時，將平面角弧度(rad)和立體角球面度(sr)稱為SI輔助單位。1990年，國際計量委員會規(guī)定它們是具有專門名稱的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門名稱的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基本單位和具有專門名稱的SI導出單位的組合通過相乘或相除構成的但沒有專門名稱的SI導出單位，稱為組合形式的SI導出單位。這類單位很多，如加速度單位m?s-2、面積單位m2、電場強度單位V/m等。SI單位的倍數(shù)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，從10-24～1024，其中4個是十進位的，即102為百(h)、101 為十(da)、10-1為分(d)和10-2為厘(c)，其余16個詞頭都是千進位，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。
具有專門名稱的SI導出單位和SI詞頭可以查閱有關資料。
四、國際單位制的特點
國際單位制能廣泛被應用，主要是由于它具有以下特點:
(1)具有統(tǒng)一性
它包括力學、熱學、電磁學、光學、聲學、物理化學、固體物理學、分子和原子物理學等各理論科學和各科學技術領域的計量單位，并將科學技術、工業(yè)生產、國內外貿易及日常生活中所使用的計量單位都統(tǒng)一在一個計量單位制中，堅持一個單位只有一個名稱和一個國際符號的原則。
(2)具有簡明性
它取消了相當數(shù)量的繁瑣的制外單位，簡化了物理定律的表示形式和計算手續(xù)，省去了很多不同單位國際單位制之間的單位換算。由于其是一種十進制單位，貫徹了一貫性原則，使它顯得簡單明了，方便使用。
(3)具有實用性
SI基本單位和大多數(shù)SI導出單位的大小都很實用，而且其中大部分已經得到了廣泛使用，如A(安)、J(焦)等。由SI詞頭構成的十進倍數(shù)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“一個量對應一個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(xiàn)象，如用焦耳代替了千克力米、爾格、大卡、瓦特小時等，避免了同類量具有不同的量綱的矛盾。
(5)具有科學性
國際單位制的單位是根據科學實驗所證實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的習慣概念、名稱和用法，如把千克(俗稱公斤)既作為質量單位，又作為重力單位， 質量與重力是兩個性質完全不同的物理量。
(6)具有精確性
7個SI基本單位都能以當代科學技術所能達到的最高準確度來復現(xiàn)和保存。目前，我國長度計量單位米復現(xiàn)不確定度為2*10-11m，時間秒復現(xiàn)不確定度為5*10-15s等。
(7)具有繼承性國際單位7個SI基本單位中有6個是米制原來所采用的，它克服了米制的不足，但又繼承了米制的優(yōu)點。它是建立在米制基礎上的單位制，所以稱它為現(xiàn)代米制。除上述優(yōu)點外，國際單位制還具有通用性強、比較穩(wěn)定等特點，因此被國際上許多國家、國際性科學組織和經濟組織所采用。
本文刊發(fā)在《中國計量》雜志2013年第三期
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