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美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家将一个机械物体的温度降至新低,突破了所谓的“量子极限”。
《自然》杂志刊文介绍了NIST的这个新实验。文章描述了如何将一只纳米尺度上的机械鼓---- 一个可以振动的铝薄膜----冷却到低于五分之一个能量量子的温度,这个温度低于量子力学预言的低温度。
NIST的科学家说,理论上这个技术可以把物体冷却到零度,这是一个万物沉寂、没有能量、也没有运动的温度。
“鼓被冷却到的温度越低,在应用中的表现就越好,”该实验的负责人、NIST物理学家JohnTeufel说。“传感器会更加地灵敏;储存器可以保存更久的信息。若用来造量子计算机,计算过程会没有任何失真,可以准确地给出你想要的答案。”
铝鼓的直径200纳米,厚度100纳米,它嵌在一个特殊设计的超导电路中,鼓的振动可以影响在其腔体中来回反射的微波。微波也是电磁波的一种,是一种看不见的“光”,比起可见光来,它的波长更长,频率更低。
我们知道,光子的频率越高,能量就越大,多余的能量自然来自量子鼓本身。当光子积累到一定程度后便从鼓中溢出,带走这些能量,鼓就被冷却下来了。这个原理与大名鼎鼎的激光冷却原理大同小异,1978年NIST次用激光冷却了一个原子,如今激光冷却已经被应用于原子钟等广泛领域。
近的一次NIST实验又有了新的改进----使用“压缩态光”(squeezed light)来驱动电路。“压缩”(Squeezing)是一个量子力学的概念,一个处于压缩态的光子,其噪音或量子扰动被压缩到了低。
在量子扰动的制约下,传统技术只能将物体冷却到了某一个低温度,NIST的团队通过使用压缩光,获得了更加的电流频率。这个特殊的电路可以产生十分“纯净”的光子,将量子扰动控制在低水平,从而突破了低温度的限制。
影响了人类半个世纪的国际计量体系,将在2018年发生重大变革。在量子技术与互联网技术的结合作用下,2018年国际单位制(SI)将重新定义,世界测量技术规则将被重构。
日前,由中国计量院承担的国家质检总局科技计划项目“高准确度真空质量测量系统的建立”项目通过验收。项目在我国建立了大量程1kg的高准确度真空质量测量装置,真空质量测量重复性、灵敏度达到国际水平,成功解决了2018年国际质量单位千克重新定义后质量量值传递技术关键问题。
国际单位制(SI)是统一的计量单位制,是构成国际计量体系的基石。国际单位制的核心是7个基本单位,即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。自1971年以来,这7个基本量,一直作为国际单位制的基本单位。
在国际单位制7个基本量中,质量单位是目前靠实物基准复现的。然而,由于实物基准易受环境影响,在长期稳定性方面具有局限性,国际上计划在2018年实现对质量单位“千克”进行重新定义。届时,基于量子物理的质量自然基准将取代目前尚在使用的国际千克原器实物基准,成为国际质量单位新的源头。由于未来的质量单位将在真空中实现,而日常生活的质量工作标准??砝码仍是在空气中使用的,这给质量量值的传递方式带来了一系列问题??除了需要将保存在真空中的质量标准传递到空气中外,还对环境参数进行测量和实时修正。
为此,中国计量院从2013年起,围绕质量单位新定义之后质量量值传递关键技术开展了系列研究。经过多年努力,项目组在真空质量测量、真空质量标准的传递,以及异型砝码表面吸附测量和修正等方面取得了一系列创新成果,建立了测量灵敏度优于0.1μg、满载重复性优于0.47 μg、测量扩展不确定度25 μg(k=2)的高准确度真空质量测量装置;形成了不同材料砝码表面吸附率测量、不确定度评估和吸附修正,空气密度测量,砝码交换称量等一系列具有自主知识产权的技术。
据介绍,项目建立的高准确度真空质量测量装置成功解决了砝码真空质量测量时系统稳定性和保持高真空度之间的矛盾;采用的非接触式分子泵散热方法和多点位多参数循环监测方法,显著提高了装置的测量重复性和稳定性。此外,项目还实现了多种砝码表面吸附与其逆过程的分析,吸附测量扩展不确定度0.0011 μg/cm2(k=2),达到了国际水平。
谜语是指由人们创作出来的,暗射事物或文字等供人猜测的隐语,它由巧妙地隐喻着本体的短谣、韵语或字词的谜面和实际所指的事物的谜底两部分组成,是具有中国特色的民间文化的重要品种之一。古往今来,谜语作品大千世界中,不乏以“杆秤”作谜面谜底的,这些便成为我们所要特别关注的“杆秤谜语”。
“满身花纹影如蛇,空闲日子墙上爬,千斤万斤肩上过,一五一十不虚夸。”这则谜语的谜底是杆秤。“我小小年纪,出门做生意,挈了我辫子,问我多少年纪。”(打一物)谜底:杆秤。同样的还有谜语“花鸡娘山里来,一头拎其起来,问其年纪多少,查其腰里白点。”而“初一起身,十六到京(斤),钩兰玉(喻指秤钩)做媒,蓝(篮)小姐成亲”,谜底还是杆秤。谜面上含有“秤”的谜语有:电子计量秤(打一常言俗语)??重在表现;水面上秤锤浮(打一常言俗语)??重在表现;大升进,小升出;大秤进,小秤出(打一成语)??斗转星移;为何用秤(打一成语)??不知轻重;小秤科白金(打一化学词语)??微量元素;人眼是秤(打一军事词语)??瞄准;世人自有眼如秤(打一军事词语)??民用目标;秤的研究(打一书名)??论衡;天地有杆秤(打一语文词语)??人称省略;天地之间有杆秤(打一语文词语)??人称;天地之间有杆秤(打一成语)??宽宏大量;过秤报数记入簿(打一探骊格)??称谓.文书;钱无少,秤无闪(打一探骊格)??称谓.公;那秤砣是老百姓(打一国际名词)??全民公决;毛重老秤六两(打一中药名)??三七,五加皮;水面上秤砣浮(打一常言俗语)??重在表现;一再提价仍亏秤(打一成语)??三长两短;杆秤台秤弹簧秤(打一电子技术词语)??均衡器;复秤不差半分毫(打一歌词)??星星还是那个星星;数米而炊,秤薪而爨(打一诗词句)??时穷节乃见;校秤员(打一成语)??权衡轻重;人眼是秤(打一人名)??张衡;老秤半斤(打一成语)??三三两两;一再拉着脸,又不给足秤(打一成语)??三长两短;平稳的天平秤(打一成语)??恰如其分。
另外,含“秤”的谜底的谜语有:雁鸿秋水与天平(打一成语)??人眼是秤;干到秋深人不支(打一字谜)??秤;四方归心,统一和平(打一字谜)??秤;棋盘,斜月,流星(打一计量词语)??秤锤;一点一点干,要稳不要急(打一字谜)??秤;雁鸿秋水齐天平(打一成语)??人眼是秤。
现在,市场上大量使用电子秤,杆秤更少见到了。“杆秤谜语”,为我们完整地保留了“杆秤”这一文化遗产的历史记忆。
手机通过电磁波进行信息传递,这些电波就被称为手机辐射。手机辐射靠比吸收率(SAR)值来衡量。关于手机辐射对人体有没有害的马拉松式的争论从来没有停止过。
手机辐射大小,主要取决于其天线、外观设计等因素,在实际使用中,手机辐射的大小还和手机与基站之间的距离、使用者周围的地理环境、基站的设置情况等因素有关。一般来讲,手机离基站越近,辐射就会越小,反之就越大。
很多人使用手机都有很多误区,比如说打手机时总喜欢走来走去,在角落里接听电话等。频繁地移动位置会造成手机信号的强弱起伏,手机总是在向发射站传送无线电波,加大手机的辐射量。而在角落里使用手机时,信号较差,这会使手机功率加大,从而造成辐射强度增大。基于同样道理,在电梯等小而封闭的环境里使用手机也会使其辐射强度增大。
手机和基站等电磁辐射不会影响人身健康,这本是科学界共识,在国外也从来不是个问题,但在中国却引起了公众恐慌。究其原因,恐怕运营商为竞争而散布的辐射谣言是源头,当初推广CDMA手机时,某运营商打出了“绿色手机”的伪概念, 拿低辐射作为卖点,用欺骗公众的手段来提高竞争力,但其实两者差别并不大。
基站发射功率虽然比手机大, 但由于手机距离人体近,综合比较后,还是手机对人体的辐射量要大得多。因害怕辐射而抵制基站是本末倒置,因为手机与 基站的距离远了,手机使用者反而要遭到更强的辐射,这恐怕是抵制者们所没有想到的。
电器产品的绝缘性能是评价其绝缘好坏的重要标志之一,它通过绝缘电阻反映出来。我们测定的产品绝缘电阻,是指带电部分与外露非带电金属部分(外壳)之间的绝缘电阻。在家用电器产品标准中,通常只规定热态绝缘电阻,而不规定常态条件下的绝缘电阻值,常态条件下的绝缘电阻值由企业标准中自行制定。如果常态绝缘电阻值低,说明绝缘结构中可能存在某种隐患或受损。如电机绕组对外壳的绝缘电阻低,可能是在嵌线时绕组的均线槽绝缘受到损伤所致。在使用电器时,由于突然上电或切断电源或其它缘故,电路产生过电压,在绝缘受损处产生击穿,造成对人身的安全或威胁。
绝缘电阻测量仪通常分为直接作用模拟指示的绝缘电阻表和电子式绝缘电阻表。随着技术的发展,电子式绝缘电阻表逐步取代直接作用模拟指示的绝缘电阻表。电子式绝缘电阻表按显示的不同分为模拟显示和数字显示两种类型,计量单位为MΩ或GΩ,主要用于测量设备和材料的绝缘电阻。
直接作用模拟指示的绝缘电阻表的检定规程为JJG 622-1997《绝缘电阻表(兆欧表)检定规程》,其规定直接作用模拟指示的绝缘电阻表的检定周期不得超过2年。电子式绝缘电阻表的检定规程为JJG 1005-2005《电子式绝缘电阻表检定规程》,其规定电子式绝缘电阻表的检定周期不得超过1年。(来源:2016年全国计量科普知识库)
接地电阻是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻值体现电气装置与“地”接触的良好程度和反映接地网的规模。很多家用电器尤其是大电器像冰箱,洗衣机,空调等使用的电源线都是三芯的。实际上一般使用的电器只要有零线和火线两根就可以正常工作了。多出来的这根线就是地线,也就是说这些电器要接地。
接地技术的引入初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施,目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物的作用。同时,接地也是保护人身安全的一种有效手段,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的电流就会经保护地线到大地,从而起到人身安全保护作用。
接地电阻测量仪主要用于测量接地导体和大地之间电阻的仪表,适用于电力、邮电、铁路、通信、矿山等部门测量各种装置的接地电阻以及测量低电阻的导体电阻值,接地电阻测量仪还可以测量土壤电阻率及地电压。接地电阻测量仪的工作原理分为基准电压比较式和基准电流、电压降式。根据接地电阻测量仪显示方式的不同可以分为模拟式和数字式。模拟式接地电阻测量仪的准确度等级分为1、1.5、2、2.5、3、5级,数字式接地电阻测量仪的准确度等级分为1、2、5级。接地电阻测量仪的检定周期一般不超过1年。(来源:2016年全国计量科普知识库)
输液泵、注射泵广泛应用于医疗机构内科、外科、儿科、心血管科、急诊科和手术室,尤其适用于ICU和CCU病房的输液治疗。而使用输液泵、注射泵的患者大多处于病情多变的高危期,输入的常用药物包括血管活性药物、强心药物、抗心律失常药、电解质溶液以及化疗药物等,稍有不慎都将对患者的病情造成不良影响,后果不堪设想。临床上应根据药物和患者情况不同配以适当的输液速度。输液过快,可能会导致中毒,严重时会导致水肿和心力衰竭;输液过慢则可能发生药量不够或无谓地延长输液时间,使治疗受影响并给患者和护理工作增加不必要的负担。癌症患者的化疗和病危患者的抢救治疗需要使药物以恒定的速度灌注,通过调节输入的速度和时间将化疗药物均匀持续地注入,既达到化疗的佳效果,又能大限度地降低化疗药物的不良反应。因此输液泵的质量控制也就至关重要,而输液泵的计量性能的准确性和溯源性是质控的关键,也是医学计量的核心工作。
由此可见,输液泵、注射泵的流量和压力等量值准确与否直接关乎病人的生命安全和治疗效果,所以对输液泵、注射泵定期进行计量性能指标校准,确保量值的准确可靠,避免在用的输液泵、注射泵因计量性能不准确引起医疗事故。输液泵主要计量性能指标校准主要是:1.流量值的校准,一般采用称重法和比较法;2.压力值(阻塞报警阈值)的校准。(来源:2016年全国计量科普知识库)
计算天体距离困难的就是找一个合适的参照物。天体的距离和大小是难以测量的,但是只要给定一个出发点,它在地球上的各种表现是可以量化的。
下面来介绍聪明的古希腊人是如何计算的。有一点需要说明,当时的古希腊人已经计算出地球的周长和直径。以此为基础,古希腊人进行了一个巧妙的几何计算。
我们知道,在太阳底下的物体都会有一个阴影,如果一个圆形的物体,就会有一个圆形的阴影,随着物体不断升高,阴影逐渐形成一个黑点,这个黑点到物体的距离恰好是物体直径的108倍,也就是说物体能形成自己直径108倍长的阴影区,地球也是如此。
在月蚀的时候,我们都知道月球是被地球挡住了太阳光,导致我们无法见到反光的月球,也就是说,无论月球大小,月蚀的时候都要通过这个地球造成的阴影区。而根据希腊人的估算,月球通过的这段阴影区长度大概是月球直径的2.5倍。
那到底是一个大的、遥远的月球,还是一个小的、近的月球呢?这可不好判断了,其实月球自己本身也是一个能够遮挡太阳光的球体,也就是说,和地球一样,它也会产生自己的阴影区。而这个阴影区在地球上终止,而且阴影末端的角度和地球相同。
如上图,我们可以得到三个相似三角形,大的那个底边为地球直径(8,000英里),高是108倍地球直径(864,000英里);小的那个底边是月球直径,高是地月距离;中等大小的那个底边长是2.5倍月球直径,由于三角形相似性,高便是2.5倍地月距离。再加上一个地月距离,大的那个三角形的高便是3.5倍的地月距离。那么我们就可以计算,地球和月球距离=864,000/3.5=247,000英里,这个结果与如今我们的测量值239,000英里相差并不太大,又一次证明了古希腊人的智慧。(来源: 实验核天体物理)
《宋史.律历志》记载宋太宗下诏“详定称法,著为通规”。为此,时任主管贡品库藏的官员刘承?于公元1004年一公元1007年间创制两支“等(戥)秤”,他循“因度尺而求重,自积黍而取?”之术,“以厘、?造一钱半及一两等二秤”。刘承?制造的戥秤是我国古代代的小型杆秤,此后它成为称量贵金属及贵重药材的工具并沿用近千年。刘承?创制的两支戥秤构造是:其一,杆长1.2尺、杆重1钱、锤重6分、盘重5分、初毫起量0.5钱、初毫分量1厘、初毫末量1.5钱、中毫分量1厘、中毫末量1钱、末毫分量1厘、末毫末量0.5钱。其二,杆长1.4尺、杆重1.5钱、锤重6钱、盘重4钱、初毫分量5钱、初毫末量24铢、中毫分量2?、中毫末量12铢、末 毫分量1?、末毫末量6铢。“因度尺而求厘,自积黍而取?”是统一重量计量单位制,确定单位量值的法制计量管理和计量科学实践的活动,是制造杆秤的核心标准工艺和技术。