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【科学探索的“眼睛” 高端制造的“尺子”（开卷知新）】科学家门捷列夫说：“科学是从测量开始的 。 ”“现代热力学之父”开尔文有一条著名结论：“只有测量出来 ， 才能制造出来 。 ”人类科学研究的革命 ， 工业制造的迭代升级 ， 都离不开测量技术的精进 。 在当代科技和工业领域 ， 高水平的精密测量技术和精密仪器制造能力 ， 是一个国家科学研究和整体工业领先程度的重要指标 ， 更是发展高端制造业的必备条件 。 随着精密测量技术不断进步 ， 其在科学研究、工程科技、现代工业、现代农业、医疗卫生和环境保护等领域发挥着越来越重要的作用 。
精密测量是工业生产的倍增器
精密测量是一个大的泛指的范畴 。 凡是准确度很高的各类测量 ， 都可称之为精密测量 。 在精密和超精密工程领域 ， 精密测量有具体的数量级 ， 是指测量准确度在1微米至0.1微米量级的测量 ， 超精密测量是指测量准确度优于100纳米 ， 如10纳米、1纳米 ， 甚至皮米（千分之一纳米）量级的测量 。
精密测量兴起于工业大生产 。 规模化大生产是现代工业的重要特征 ， 产业分工与专业化配套越来越细化 ， 地域分布越来越广 ， 产业链遍布全世界 。 也就是说 ， 一个产品由成百上千甚至成千上万个零部件组成 ， 这些零部件不可能由一个厂家生产 ， 需要联合遍布各地的多个优势厂家 。 比如一部智能手机有1600多个零件和元器件 ， 由分布在世界上10多个国家和地区的150多家工厂提供 。 这样做 ， 能大批量标准化生产 ， 生产效率高、质量高、成本低 ， 优势明显 。 但技术层面存在一个难题——面对如此多零件、元器件 ， 其中任何一个的尺寸精度或其他技术指标不合格 ， 就无法集成到一起 。
为解决这类问题 ， 国际标准化组织（ISO）和国际计量局（BIPM）制定了一系列标准与规范 。 依据这些标准与规范 ， 国际计量局将公认的标准量值传递给每一台测量仪器 ， 以保证这个标准量值在全世界范围内一致 。 之后 ， 生产厂商使用测量仪器 ， 对产品的每一个零件和元器件的所有技术参数进行精密测量 。 这样才能保证所有的测量仪器都是精确的 ， 测量数据都是精准的 ， 进而成千上万的零件或元器件具有互换性 。 通俗地说 ， 就是不同厂商的产品都是合格的、好用的 。 由此而来 ， 精密测量已成为促进科技发展的新兴学科 。
精密仪器助力科学新发现
怎样进行精密测量？这就需要实施精密测量的工具——精密仪器 。 精密仪器包括各类高端测量仪器、分析仪器、成像仪器、诊疗仪器和各类实验仪器等 。 在帮助工业生产“把关”的同时 ， 精密仪器也是科学研究的有力工具 。 纵观各国科技发展历史 ， 不难发现 ， 科技强国一定是基础研究强国 ， 基础研究强国一定是测量与仪器强国 。 大多数现代科学发现和基础研究突破 ， 都是借助先进的精密测量方法和尖端测量仪器实现的 。 引力波探测就是一个典型例子 。
引力波探测是直接验证爱因斯坦广义相对论、探索宇宙起源和演变的实验 ， 具有重大科学价值 。 但引力波信号极其微弱 ， 探测难度极大 ， 采用超高分辨率的远距离激光干涉测量方法探测 ， 是目前最有优势的技术途径 。 也就是说 ， 激光干涉测量仪的测量准确度 ， 将直接决定探测引力波的极限能力 。 如果激光干涉测量仪建立在地球上 ， 其互为垂直的两路激光测量臂长至少要达到4000米 。 只有满足这一条件 ， 引力波引起的激光测量臂长极其微小的变化（不超过质子直径的万分之一）才能被测量到 。 如果按比例放大 ， 这一超高分辨率测量相当于在绕地球1000亿圈的长度上 ， 检测出不超过一根头发丝直径的长度变化 。 经各国科学家共同努力 ， 2016年人类首次直接测量到高频段引力波 ， 3位相关科学家因此项成果获得诺贝尔物理学奖 。