1微米
1微米是什么概念?百度给出的答案是,1微米相当于烟尘的微粒直径, 1根头发丝直径的七十分之一。
精密仪器的常用长度单位是微米。如果仅靠双手将精度控制在1微米以内,难度犹如“刀尖上起舞”。在航空发动机叶片修复上,航利集团工匠张永光用双手打磨的模具,测量精度就能够达到1微米。
张永光的工作是为航空发动机叶片接长,有人形容这份工作“比修复壁画还难”。为了达到1微米精度,张永光磨掉了6根手指的指纹,他开玩笑地说:“如今的手机指纹解锁功能,我都用不上。”
用“金贵”来形容张永光的手再合适不过。一次处理航空发动机动力控制部分的重要部件,工艺要求部件锐边最大半径不能超过0.03毫米,要减少误差,必须通过手工打磨。为了保持触感,张永光不戴手套打磨,一天下来手上全是一道道深深浅浅的划痕。张永光常说:“航空发动机修理就是给飞机‘心脏’做手术,必须细之又细、分毫不差。”
在常人眼里,1微米或许只是简单的长度单位,但在张永光的手中,1微米是打造大国重器的精度。从那双磨掉指纹的手,我们看到了大国工匠专注一事的匠心、精益求精的工作态度和打造精品的意识。这是军工人的成功密码。
新千克
1千克有多重?过去一个多世纪以来,一个藏在法国巴黎秘密地下室里的小圆柱体定义着精确的数值,业内人士通常叫它“大K”。
它波澜不惊地工作了一个多世纪,最近,因为“瘦了”50微克,“大K”不得不宣告“退休”。前不久,第26届国际计量大会通过投票,自2019年5月20日起,千克将基于物理常数普朗克常数计算得到。
对于绝大多数人来说,这个变化带来的直接影响可以忽略不计。但全世界的科学家都在关注这一变革,对他们而言, “大K”带来的不确定性是不能容忍的。
如果作为基石的单位出现问题,这种不精确会逐步累积,动摇我们对整个物理世界的测量。这让计量学家们希望找到一套普适、稳定、不受地球观念束缚的测量系统。即使在遥远的银河系另一端,乃至其他星系,新定义下的基本单位仍与地球上的一致。
千克是最后一个依赖于实体的基本单位,几十年来,科学家面临的是不得不改的局面:“大K”的质量似乎一直在减轻。对1千克的物体来说,50微克意味着0.005%,是几乎无法察觉的差异。可如果我们把它放到对质量很敏感的领域,例如精密仪器制造业,这样的误差会直接决定成败。
在第26届国际计量大会上,摩尔、安培和开尔文的定义也被更新了。它们不再依赖于测量,完全由基本常数确定。自此,人类首次在基本单位体系中彻底摆脱实物基准,迈向“量子化”时代。
我们有了越来越便携、性能越来越好的智能穿戴类电子产品;北斗定位系统的精度越来越高,无人驾驶已经落地……科学家们常常垂青与基本单位测量有关的研究,每当人类制造出一台更准的钟、一把更好的标尺、一个更准的温度计,都会催生一些无法预期的新应用。也许在不久的将来,质量测量精度中的“小数点”会继续向后挪动,我们的生活方式也会悄然发生变化。