1月19日，“國家工程師獎”首次評選表彰大會在人民大會堂舉行，81名個人被授予“國家卓越工程師”稱號，50個團隊被授予“國家卓越工程師團隊”稱號。其中就包括中國計量科學研究院（以下簡稱“中國計量院”）首席研究員張金濤，他榮獲了“國家卓越工程師”稱號。

溫度單位的重大變革

張金濤，中國計量院首席研究員，中國溫度計量基礎研究領域領軍人才。曾以第一完成人獲2018年度國家科學技術進步一等獎，獲第六屆“全國杰出專業技術人才”稱號。

作為計量戰線上的一名科研工作者，張金濤長期從事國際單位制SI溫度單位重新定義的研究，溫度SI是七個基本物理量之一，它和我們的生活息息相關，比如人體是恒溫系統，溫度的異常波動，意味著身體某個方面的病灶；地球是個恒溫體，氣候變化的最直觀表現是海洋和大氣溫度的波動；溫度是指示物理系統狀態的關鍵參數，物理基本現象的研究，離不開對系統溫度的準確測量和調控；芯片制造離不開對環境溫度的長期精確的控制；人類從事的任何最高精度的測量，都需要降低系統的溫度，消除熱噪聲效應，精確地控制溫度保證測量的穩定和一致……從時間的維度、和空間的維度，保證人類的溫度測量的一致性和可比性，依賴溫度單位定義的時空不變性。然而長期以來，溫度單位的定義都依賴于某種物質的自然屬性，比如用水的三相點的熱力學溫度定義溫度單位（即水三相點的熱力學溫度的273.16分之一為1K）。

顯然，實物的屬性終究抵不過時光的侵蝕，而在人類的科學認知中，時空中恒定的莫過于物理定律和基本常數。因此從上世紀60年代開始，國際計量界開始研究用基本常數重新定義基本單位，提出用玻爾茲曼常數取代水的三相點定義溫度單位。

張金濤正在做科學實驗

國際溫度單位的“中國貢獻”

2018年11月16日，第26屆國際計量大會（CGPM）經包括中國在內的各成員國表決，全票通過了關于“修訂國際單位制（SI）”的1號決議。根據決議，千克、安培、開爾文和摩爾等4個SI基本單位的定義將改由常數定義，于2019年5月20日起正式生效。

在此次國際單位制變革的工作中，中國計量科學研究院利用聲學法和噪聲法兩種方法測得的玻爾茲曼常數，為SI溫度基本單位開爾文的修訂作出了重要貢獻。帶領團隊承擔“玻爾茲曼常數測量研究”課題的，就是張金濤。

早在2006年，中國計量科學研究院決定對3個國際單位制基本單位的常數定義進行研究，作為中國計量院溫度計量基礎研究創新團隊負責人，張金濤帶領團隊開展玻爾茲曼常數的測定。

按照國際溫度計量最高權力機構CCT（國際計量委員會溫度咨詢委員會）的要求，為避免單一方法可能存在的系統誤差，必須使用至少兩種獨立方法，分別實現不確定度小于3×10??的測定。這一要求涉及多個物理量的高精度絕對測量，是對精密測量極限的巨大挑戰。

當時國際上開展的玻爾茲曼常數測量，采用的是實驗設備是一種球形或準球形共鳴腔，這種形狀的部件對精密加工制造的能力要求很高。張金濤卻另辟蹊徑，帶領溫度計量基礎研究創新團隊，經過多年如一日的科研攻關，用圓柱形共鳴腔取代球形共鳴腔，創新提出用定程圓柱腔聲學氣體原級測溫法測定玻爾茲曼常數的技術方案，這一方案突破了當時國內超精密加工、測量能力不足的限制，定程圓柱聲學氣體原級法核心部件的裝配魯棒性（指一個系統或算法在面對輸入數據中的擾動或噪聲時，保持其性能穩定性和準確性的能力）強、技術擴展性好，可用于解決極端環境下的溫度測量技術難題。與此同時，團隊骨干還提出了無感應誤差的磁通量子調控技術，大幅度地改善了磁通量子噪聲原級法的測量水平。通過系列關鍵技術創新，實現玻爾茲曼常數測量相應方法全球最佳測量結果，這也是全球唯一采用兩種獨立方法滿足重新定義的成果，在溫度單位重新定義的歷史性變革中作出突出貢獻，使我國與美、英、德、法、意并列，成為對玻爾茲曼常數的最終定值和溫度單位的重新定義有貢獻的6個國家之一。因為上述貢獻，中國計量院“溫度單位重大變革關鍵技術研究”項目榮獲2018年度國家科技進步獎一等獎。

探索新的精密計量高峰

在科研過程中，曾遇到很多困難。張金濤表示：“科學研究好比登山，一覽眾山小的感覺激勵科學研究的愛好者向更高峰攀登。”

作為中國計量院溫度計量基礎研究創新團隊負責人，張金濤先后主持國家級科研項目和課題3項，以第一作者或通訊作者身份發表SCI論文30余篇，其中3篇被國際計量頂級學術期刊選為年度亮點。他帶領團隊在溫度計量的基礎研究中砥礪前行，團隊成員相繼成為科研骨干和管理人才，先后入選“國家百千萬人才工程”、青年人才托舉工程，獲得“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號、中國青年科技獎、亞太計量組織青年計量科學家獎等。

張金濤和他的同事的研究成果，不僅讓我國首次對SI基本單位的定義取得決策權，還在更多的領域服務著社會經濟發展，促進消費生活水平進一步提高。他也率領著團隊，正繼續開展新的前沿科技探索，為不斷提高精密測量的極限而努力。

來源：中國消費者報?中國消費網，2024年3月18日

作者：任震宇