計(jì)量對(duì)于大眾來說,，是一個(gè)陌生的詞語(yǔ)，但測(cè)量則是日常生活的常用概念,。實(shí)際上,，“計(jì)量”和“測(cè)量”這兩個(gè)詞語(yǔ)在英語(yǔ)中都用“measure”表示。簡(jiǎn)單地講,，在中國(guó),，將測(cè)量定義為用計(jì)量器具與被測(cè)物進(jìn)行比較并給被測(cè)物賦值的過程；而計(jì)量是對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量并保證其準(zhǔn)確可靠的相關(guān)活動(dòng),?！吨腥A人民共和國(guó)計(jì)量法》將計(jì)量定義為：實(shí)現(xiàn)計(jì)量單位統(tǒng)一、保障量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng),。

測(cè)量是人的基本能力,，遠(yuǎn)古時(shí)期人類用眼睛估計(jì)猛獸的距離，用耳朵聽音辨別產(chǎn)生聲音物體的方位等,，都是人利用自身能力進(jìn)行測(cè)量的實(shí)例?，F(xiàn)在的測(cè)量大都需要先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器。測(cè)量就要有測(cè)量結(jié)果,，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠依賴于合適的測(cè)量工具,、有效的測(cè)量過程,、專業(yè)的測(cè)量人員和有效的測(cè)量方法。同時(shí),，為了確保對(duì)同一被測(cè)物體測(cè)量結(jié)果在不同地區(qū),、不同時(shí)間的一致性，測(cè)量工具需要溯源到社會(huì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn),，而國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)又必須溯源到國(guó)際計(jì)量單位的基本定義。經(jīng)過這些溯源,，確保世界測(cè)量結(jié)果國(guó)際一致性,。

秦始皇之所以在統(tǒng)一六國(guó)后實(shí)施“車同軌、書同文,、統(tǒng)一度量衡”,，其根本原因就是：統(tǒng)一前各國(guó)的計(jì)量單位不一致，給國(guó)家治理,、人們生產(chǎn)生活帶來許多麻煩,。電視劇《羋月傳》中有這樣一個(gè)片段：羋月在從楚國(guó)去秦國(guó)的路上，去藥鋪?zhàn)ニ?，藥鋪老板說,，按此藥方抓藥會(huì)害死人的。究其原因就是：楚國(guó)和秦國(guó)雖然毗鄰接壤,，但表示藥重量多少的計(jì)量單位大小不同,，楚國(guó)的重量單位小，而秦國(guó)的計(jì)量單位大,。這樣的案例現(xiàn)代也有,，如波音787夢(mèng)幻飛機(jī)的研制起步時(shí)間早于空客A380，但投入使用時(shí)間卻晚很多,，原因就是波音787在組裝時(shí),，發(fā)現(xiàn)從其它國(guó)家生產(chǎn)的零配件尺寸誤差超標(biāo)，導(dǎo)致無(wú)法正常組裝,，其深層次原因就是美國(guó)仍使用英制單位,，而供應(yīng)商使用的是國(guó)際單位制，英制與國(guó)際單位制的不同造成零配件尺寸超差,。

保障計(jì)量的準(zhǔn)確性,，另外一點(diǎn)就是減少測(cè)量的不確定度。測(cè)量?jī)x器在使用一段時(shí)間后都會(huì)發(fā)生漂移,，使測(cè)量結(jié)果不再準(zhǔn)確以滿足測(cè)量要求,。所以測(cè)量?jī)x器需要定期檢定或校準(zhǔn)。國(guó)家已經(jīng)建立了一套相對(duì)健全,、完善的計(jì)量體系,，包括計(jì)量法律法規(guī)體系,、量值傳遞溯源體系、計(jì)量技術(shù)保障體系等,，從而保障全國(guó)乃至全世界的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性,。計(jì)量是國(guó)家管理的重要職責(zé)，也是國(guó)家主權(quán)的象征,。美國(guó)將計(jì)量寫入憲法,。中國(guó)自軒轅黃帝設(shè)五量“度量衡里數(shù)”到秦始皇統(tǒng)一度量衡，再到乾隆皇帝親自“累黍校尺”,，都反映了國(guó)家對(duì)計(jì)量工作的極大重視,。

在中國(guó)的歷史上，長(zhǎng)度,、重量,、容量的單位定義是不斷變化的，其量值大小也不相同,。例如“1尺”這個(gè)單位在不同朝代所代表的長(zhǎng)度就有所不同：商朝時(shí),，1尺相當(dāng)于現(xiàn)在的16厘米左右；明代,，1尺相當(dāng)于現(xiàn)在的30.3厘米,。從尺的起源看，《爾雅》中講：“布手知尺”“布指知寸”,，即一尺的長(zhǎng)度就是男士一拃（大拇指與中指張開后）的長(zhǎng)度,，一寸是人中指的寬度?！板氤咛煅摹敝械腻?，是女士一拃的長(zhǎng)度，相當(dāng)于0.8尺,。用人體部位定義計(jì)量單位的方式在世界各地的文化中普遍存在：英語(yǔ)中的英尺為“foot”,，就是用腳的長(zhǎng)度來定義1尺；而在埃及,，1“肘尺”是從指尖到胳膊肘的距離,。

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這種定義方式有顯著的缺陷，就是不同人的身體部位長(zhǎng)度并不相等,。為了解決這個(gè)問題,，《漢書·律歷志》中規(guī)定：“度者……本起黃鐘之長(zhǎng)。以子谷秬黍中者,，一黍之廣度之,，九十分黃鐘之長(zhǎng)，一為一分,?！币簿褪钦f,，定義一個(gè)黍粒的寬度為1分，10分為1寸,，100分就是1尺,。黃鐘律管正好9寸。這樣,，長(zhǎng)度的單位就定義到黍粒的長(zhǎng)度,、黃鐘的長(zhǎng)度上。同樣,，1066年英國(guó)的1英寸定義為3顆大麥?zhǔn)孜蚕噙B的長(zhǎng)度,，1英尺為36顆大麥?zhǔn)孜蚕噙B的長(zhǎng)度（1英尺等于12英寸）。印度則將英寸,、英尺定義到大米米粒的長(zhǎng)度上,。由此可見：不同的國(guó)家都用他們認(rèn)為不變的自然物的特性來定義長(zhǎng)度,。

以自然物定義計(jì)量單位的方式也有缺陷：黍粒（或米粒）的長(zhǎng)度,、大小也不恒定。18世紀(jì)初,，法國(guó)人認(rèn)為地球是不變的物體,，因此提出：將通過法國(guó)巴黎的地球子午線的4千萬(wàn)分之一定義為1米。經(jīng)過測(cè)量后,，他們得到了“精確”的1米的長(zhǎng)度,，并根據(jù)這個(gè)1米的長(zhǎng)度制定了一個(gè)“米尺”，做為國(guó)家的米基準(zhǔn),。1875年3月1日,，法國(guó)組織19個(gè)國(guó)家在巴黎召開“米制外交會(huì)議”，同年5月20日共同簽署了《米制公約》,，即以“通過法國(guó)巴黎地球子午線長(zhǎng)度的四千萬(wàn)分之一為1米”,，根據(jù)這個(gè)定義制作了一個(gè)橫截面為“X”的合金原器，做為米原器,，存放在位于巴黎的國(guó)際計(jì)量局,，作為全世界1 米的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。1999年第21屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上將5月20日確定為“世界計(jì)量日”,，以紀(jì)念《米制公約》的簽署這一重要?dú)v史事件,。

在《米制公約》簽署之后，“米”的定義又進(jìn)行了幾次改變：1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)廢除鉑銥米原器,，而將“米”定義為：“米等于86Kr原子的2p10和5d5能級(jí)間的躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射在真空中波長(zhǎng)的1650763.73個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度”,。長(zhǎng)度基準(zhǔn)完成了從實(shí)物基準(zhǔn)向自然基準(zhǔn)的過渡。后來又發(fā)現(xiàn),，86Kr基準(zhǔn)譜線的波長(zhǎng)仍稍有不對(duì)稱,。1983年的第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過了新的“米”定義：“米等于光在真空中299 792 458 分之一秒的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度”,。該定義隱含了光速值c=299 792 458m/s。由于真空光速穩(wěn)定且十分快,，因此用光速定義“米”更為準(zhǔn)確,。自此，長(zhǎng)度基準(zhǔn)又完成了由自然基準(zhǔn)向基本物理常數(shù)定義基本單位的過渡,。

在我國(guó),，質(zhì)量的計(jì)量也可以追溯到黃鐘，黃鐘律管可容納1200個(gè)黍粒,，定義這些黍粒的重量為12銖,。1累是10個(gè)黍粒的重量，即十分之一銖,；6銖為1錙,，24銖為1兩，16兩為1斤,，30斤為1鈞,，4鈞為1石。這種進(jìn)制蘊(yùn)含著很多中華文化理念,，如1兩等于24銖,，代表24節(jié)氣；1鈞等于30斤,，代表1月30天,；1石等于4鈞，代表一年四季,；1斤等于16兩,，代表四時(shí)乘以四方等。

質(zhì)量單位的定義也經(jīng)歷了從以實(shí)物為基準(zhǔn)到以基本物理常數(shù)為基準(zhǔn)的變革,。1889年起,，一千克定義為國(guó)際千克原器的質(zhì)量，這個(gè)原器是一個(gè)鉑銥合金圓柱體,，被保存在位于巴黎的國(guó)際計(jì)量局一間地下儲(chǔ)藏室內(nèi),。但是隨著時(shí)間的推移，其質(zhì)量受空氣污染,、氧化等因素影響出現(xiàn)細(xì)微變化,，已難以適應(yīng)現(xiàn)代精密測(cè)量要求。因此,，第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)于2018年11月16日通過“修訂國(guó)際單位制”決議,，更新了包括國(guó)際質(zhì)量單位“千克”在內(nèi)的4項(xiàng)基本單位定義，這些定義于2019年5月20日世界計(jì)量日起正式生效。千克的新定義用普朗克常數(shù)來表達(dá),。

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對(duì)于時(shí)間的計(jì)量,，最早出現(xiàn)的概念是“天”，因?yàn)槿藗冏钤缬^察到太陽(yáng)的東升西落,，有了天的概念,。之后，人們觀察月的圓缺變化和地球繞太陽(yáng)的周期運(yùn)動(dòng),，產(chǎn)生了“月”和“年”的概念,。古代人對(duì)于日夜長(zhǎng)短隨著季節(jié)的變化有著樸素的觀察，一首關(guān)于冬至的詩(shī)寫到：“曉云舒瑞,，寒影初回長(zhǎng)日至,。羅襪新成，更有何人繼后塵,。綺窗寒淺,，盡道朝來添一線。秉燭須游,，已減銅壺昨夜籌,。”該詩(shī)表現(xiàn)出冬至之后,，白晝逐漸變長(zhǎng),、夜晚逐漸縮短以及對(duì)人的日常生活的細(xì)微影響,。古代人為了精確計(jì)時(shí),，發(fā)明了各種計(jì)量裝置，比如滴漏,、龍舟香漏,、圭表、觀象臺(tái)等,?！安豢上蘖俊钡恼褂[中展出了這些裝置或模型。

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在現(xiàn)代時(shí)間計(jì)量中,，其基本計(jì)量單位是“秒”,，它的定義也經(jīng)過了多次變革。1960年以前,，國(guó)際計(jì)量大會(huì)以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ),，以平均太陽(yáng)日之86400分之一作為1秒的定義。后來,，人們研究發(fā)現(xiàn)：每天的時(shí)間長(zhǎng)短也并不完全相同,。1967年規(guī)定，“1秒”是銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射的9,192,631,770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間。銫原子的躍遷周期十分穩(wěn)定,，因而這次對(duì)“秒”的重新定義使時(shí)間測(cè)量精度大幅提高,。時(shí)間的高精度定義使得基于時(shí)間差計(jì)算距離的衛(wèi)星導(dǎo)航以及其他與時(shí)間相關(guān)參數(shù)的測(cè)量精度大幅度提升。目前我國(guó)研制的銫原子噴泉鐘的精度已達(dá)到3000萬(wàn)年不差1秒,。國(guó)際計(jì)量局正在研究用光鐘來重新定義時(shí)間秒,，新定義還會(huì)將時(shí)間秒的精度提高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

對(duì)溫度的計(jì)量,，與最初長(zhǎng)度的計(jì)量單位定義一樣,，也是以身體為標(biāo)準(zhǔn)?！洱R民要術(shù)》記載,，做奶酪的溫度“小暖于人體，為合適宜”,，意思是“比身體稍微暖一點(diǎn),，發(fā)酵出來的牛奶是最好的”?？梢钥闯鋈司褪且粋€(gè)“溫度計(jì)”,。《淮南子·說山訓(xùn)》中：“以小明大,，見一葉落而知?dú)q之將暮,；暏瓶中之冰，而知天下之寒”,，這也是溫度測(cè)量的一些直觀描述,。

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對(duì)于濕度測(cè)量，古人巧妙地利用不同材料對(duì)潮濕的反應(yīng)不同來測(cè)量濕度,。例如,，人們利用潮濕時(shí)皮革制作的琴弦會(huì)因吸收水分而松弛，從面引起音調(diào)變化來測(cè)量濕度,，由此,，古人有弦線式濕度計(jì)。還有一種用天平測(cè)量濕度的方法：將不吸水的鐵和吸水性強(qiáng)的碳放在天平的兩端,，使之平衡,，過一段時(shí)間后，如果天平不再平衡,，通過比較兩邊的輕重,，可以確定碳是吸收水份還是失掉水份，從而推斷空氣是變干燥還是變的潮濕,。這種對(duì)材料屬性的把握也體現(xiàn)著古人對(duì)于物質(zhì)與環(huán)境關(guān)系的深刻思考,。古代很多器物都用銅做為原材料，是因?yàn)椋骸般~為物之至精，不為燥濕寒溫變其節(jié),，不為風(fēng)雨暴露改其形,。介然有常，有似于士君子之行,，是以用銅也,。”中國(guó)君子喜用銅器,，目的也是為了警示自己不要因?yàn)橥饨绛h(huán)境的惡劣變化而改變自身的氣節(jié),。

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隨著人們對(duì)微觀世界認(rèn)識(shí)能力的增強(qiáng)，人們發(fā)現(xiàn)溫度的高低與分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度有關(guān),。因此,，2018年的國(guó)際計(jì)量大會(huì)，將溫度計(jì)量單位開爾文定義到表征分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)——玻爾茲曼常數(shù)上,。

“安培”是電流強(qiáng)度的計(jì)量單位,。“安培”這一單位對(duì)于現(xiàn)代電磁學(xué)有重要的意義,。電和磁在古代中國(guó)的語(yǔ)境里是分不開的,，我國(guó)在春秋時(shí)期就認(rèn)識(shí)到了磁石能吸引小物體的性質(zhì)。在當(dāng)代電磁學(xué)中,，“安培”這一計(jì)量單位的具體定義是通過電子的基本特性來實(shí)現(xiàn)的：由于電子帶的電荷數(shù)是固定的,，使用儀器控制每秒通過的電子個(gè)數(shù)，這樣就可以得到電流強(qiáng)度的基本單位“安培”,。

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“坎德拉”是光學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的計(jì)量單位,。“坎德拉”是從“candle（蠟燭）”這個(gè)詞發(fā)展而來的,。1坎德拉最早的定義就是1個(gè)蠟燭燃燒時(shí)的亮度,。而現(xiàn)在則將“坎德拉”定義到輻射光的發(fā)射頻率上,。

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“摩爾”是物質(zhì)的量的計(jì)量單位,。摩爾實(shí)際就是一個(gè)常數(shù)，表示含有一定數(shù)目粒子的集體,，1摩爾的概念源自相對(duì)原子質(zhì)量與相對(duì)分子質(zhì)量,。2018年第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)，將摩爾定義到確定的阿伏伽德羅數(shù)上,。

米,、秒、千克,、安培,、開爾文、坎德拉和摩爾，這七個(gè)基本單位構(gòu)成了我們認(rèn)識(shí)世界,、表達(dá)萬(wàn)事萬(wàn)物特性的基礎(chǔ),，其它參數(shù)都可以用這七個(gè)基本參數(shù)來導(dǎo)出或表征。計(jì)量的定義都是人為規(guī)定的,，且隨著科技的發(fā)展,，還會(huì)有新的定義出現(xiàn)，而每一次定義的變革,，都一定程度地提高了它們的精度,，使得測(cè)量更為準(zhǔn)確。這些變革對(duì)我們的日常生活影響不大,，但是它對(duì)科學(xué)的進(jìn)步以及高精度的測(cè)量都有著重大的推動(dòng)意義,。

門捷列夫講：沒有測(cè)量就沒有科學(xué)。元素周期表的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)就是以測(cè)量為基礎(chǔ),，只有知曉元素對(duì)應(yīng)原子的質(zhì)量,，才能對(duì)它們進(jìn)行排序。計(jì)量是科學(xué)研究的基礎(chǔ),。聶榮臻曾講：科技要發(fā)展,，計(jì)量須先行。哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬院士在一篇文章中講：截至2017年,，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),、化學(xué)獎(jiǎng)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目總數(shù)為371項(xiàng),，獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)為594人,；直接因測(cè)量科學(xué)研究成果或直接發(fā)明新原理儀器而獲獎(jiǎng)的項(xiàng)目總數(shù)為42項(xiàng)（占11.3%)，總?cè)藬?shù)為64人（占10.8%) ,，如電子顯微鏡,、質(zhì)譜儀、CT斷層掃描儀,、掃描隧道顯微鏡,、超分辨熒光顯微鏡、冷凍電鏡,、激光干涉儀等,；同時(shí)，72%的物理學(xué)獎(jiǎng),、81%的化學(xué)獎(jiǎng),、95%的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)都是借助于相關(guān)尖端儀器完成的。清華大學(xué)王大珩院士曾講：計(jì)量測(cè)試儀器是科學(xué)研究的先行官,。

計(jì)量是先進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的引擎,。歷史上三次工業(yè)革命都是以計(jì)量測(cè)試技術(shù)的發(fā)展為引領(lǐng),、為前提的。第四次工業(yè)革命更離不計(jì)量測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,，離不開2018年國(guó)際計(jì)量單位的變革,。精密機(jī)械專家大連理工大學(xué)王立鼎院士曾說過：要造出高精度的齒輪，必須要有更高精度的計(jì)量檢測(cè)手段,。

計(jì)量也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)：公平貿(mào)易需要計(jì)量,，環(huán)境監(jiān)測(cè)需要計(jì)量，國(guó)防軍事,、體育競(jìng)賽都離不開計(jì)量,。計(jì)量是社會(huì)公平公正的物化法官，沒有測(cè)量的準(zhǔn)確可靠就不可能有社會(huì)的公平公正,。在呼之欲出的數(shù)字時(shí)代,，測(cè)量感知更是數(shù)據(jù)和計(jì)算的基礎(chǔ)，是大數(shù)據(jù)時(shí)代,、智能時(shí)代的重要技術(shù)基礎(chǔ),。

從中國(guó)古代的度量衡到現(xiàn)代的七個(gè)基本物理量的定義來看，計(jì)量是人類認(rèn)識(shí)世界,、描述世界的重要工具,，計(jì)量的發(fā)展過程也是我們對(duì)世界特性的描述逐漸精確化的過程。清華大學(xué)科學(xué)博物館的這次展覽名稱為“不可限量”,，至少可以從三個(gè)方面理解：第一,，人類的測(cè)量能力正在向宏觀（如外太空）以及微觀世界這些看似不可測(cè)量的領(lǐng)域延伸；第二,，測(cè)量的精度提高是不斷發(fā)展的,，也是不可限量的；第三,，人類的測(cè)量也會(huì)進(jìn)入生命領(lǐng)域,，最終回歸到對(duì)人類自身的認(rèn)識(shí)，比如對(duì)意識(shí),、對(duì)基因,、對(duì)心臟跳動(dòng)等的計(jì)量，這也是不可限量的,。

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王陽(yáng)明指出：“格物致知”,。“格物”即是對(duì)物質(zhì)特性的認(rèn)識(shí),，而認(rèn)識(shí)的手段主要就是測(cè)量。通過測(cè)量而達(dá)到對(duì)物質(zhì)的不斷認(rèn)識(shí)提升,。通過“格物致知”達(dá)到修身,、齊家,、治國(guó)、平天下,。人類認(rèn)識(shí)世界的工具是計(jì)量,，而認(rèn)識(shí)人生也需要計(jì)量。老子有言：“知人者智,，自知者明,。勝人者有力，自勝者強(qiáng),。知足者富,，強(qiáng)行者有志。不失其所者久,，死而不亡者壽,。”人如何做到“長(zhǎng)壽”,？死而不亡者壽,，如何做到死而不亡？用七個(gè)基本單位來確定的話就是：人生的壽命取決于你站位的高度（米）,，對(duì)事業(yè)追求的熱度（開爾文）,，干事業(yè)的程度和力度（質(zhì)量），與別人碰撞智慧時(shí)產(chǎn)生的火花（電流強(qiáng)度）,，內(nèi)心知識(shí)的多少（摩爾數(shù)）,，對(duì)時(shí)間把握的松緊度（秒）以及對(duì)社會(huì)的發(fā)光強(qiáng)度（坎德拉）。