一级计量师

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计量与生命科学

四种核苷酸的排列顺序和功能表达构建了生命体。生命科学工作者对生命本质的这一认识发展到了今天，已经形成了一个规模庞大的科学体系。其中，基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等方面的技术成果已经在许多事关国计民生的领域广泛应用。这种科学研究的价值体现不仅再次印证了科学技术是第一生产力，也推动了产业结构调整，极大地丰富了知识经济的内容。同时，对计量科学与技术在生命科学基础研究和生物经济中的基础作用也提出了更高的要求和新的课题。

近些年来，几乎每一项生命科学新技术的诞生，都伴随着相关的检测方法和仪器设备。我们走进任何一个与生命科学有关的实验室或生产车间，都会看到小到量杯、天平，大到各种和计算机相连且带有人工智能色彩的测量仪器的存在。这种工程系统的配套性，说明现代科技领域间的相互渗透和转化决定了对生物制品的计量检测不再是单一领域的行为，计量技术规范的制定，更是多领域技术规程的集合。仪器设备的多领域技术综合性也越来越强。

在生命科学实验中，具体操作往往是精细、微量的，液体样品经常用到微升级（10-3毫升），固态物质称量则可低至微克（10-3毫克）甚至纳克（10-6毫克），中间步骤多且用直观方法难以检测，每一种试剂的品性差异，每一个操作步骤出错，都会带来严重后果，在基础研究中会导致整个实验的失败；在工农业生产、经贸活动和其它应用中轻则造成经济损失，重则可能为人类生存带来危害。因此，增强计量意识，是每一个生命科学工作者科学素质的具体体现。

随着国民经济的发展和贸易全球化进程的加快，特别是近代生物技术的飞速发展，基因工程产品的不断涌现，使本来就因品类庞杂、手段匮乏、技术难度大的计量检测工作更加困难。这不仅是我国市场经济管理中的一大难题，也是其他国家经济管理乃至国际贸易运行中令人颇感头痛的问题。因为常规的表面观测、理化检验、毒理分析对基因工程产品无法作出基本评价。面对这样一种情况，一些国家包括一些发达国家的部分行政区采用立法手段拒绝此类产品，由此引发了许多贸易纠纷。而现代分子生物学技术必然造就一系列基因工程产品这一大趋势的确势不可挡，基因工程产品的品位强烈地刺激着市场。简单的拒绝会被视作贸易保护主义行为，不利于经济往来。

在经贸活动中，特别是在对外经贸活动中，计量法规与高新技术的结合是对产品质量作出客观评价的依据；对基因工程产品质量及相关问题的评价与解释更是如此，因为这些产品本身就是高新技术的产物，究其质量本身的品性，说服和拒绝贸易对方的有效方法就是合情合理的法规、先进的技术手段和与之相配套的技术装备，人员配套更是不言而喻。

立法与技术支持是相辅相成的，而在对生物产成品，尤其是基因工程产品，高新技术的支持是立法的前提，立法的合理性、有效性，主要取决于技术支持的能力。作为计量科学工作者，有责任吸收和消化生命科学领域检测技术成果，结合实际，适时拿出对生物制品质量进行专业评价的技术路线和操作规程，同时开发、提供相应的计量检测设备，然后向地方有关职能部门推广应用。同时为国家有关部门生物产品重大贸易进出口项目在检测技术上提供支持。

目前，世界上的一些发达国家的国家计量部门相继设立了与生命科学和生物产业相关的研究部门，就一些带有普遍意义的计量检测问题进行专门研究，我国在此方面则显得迟缓了一些。而我国的生命科学研究却已跻身于世界先进行列。随着全球性的国际人类基因组计划（HGP）的初步完成，必将有力推动生物产业的持续高速发展。对我国的生命科学工作者和计量科学工作者来说，都将面临机遇和挑战，形势喜人又逼人。

精确的时间误差

现代时间计量中的基本单位——秒，同克和米一样，被人们在日常生活中广泛应用。石英钟、石英表每月仅有几秒的误差，人们觉得很满意。但在科学技术领域，有时哪怕是百万分之一秒的误差，情况就会完全不同。例如百米赛跑，在现在运动水平上，有时精确到十分之一秒还难决出高低，必须精确到百分之一秒才能选出优胜者。现代鱼雷用一种高速****引爆，从引爆到爆炸只要二十几个微秒。宇宙航行，对于时间要求更高。发射卫星时，各种复杂的测量仪器控制设备，放在不同距离的位置上，他们必须在规定的时间内开始工作，并且运行中时差不能超过几万分之一秒；回收卫星时，要严格控制反推火箭的点火时间，否则就“差之毫厘，谬之千里”，落下来的卫星不知跑到哪里去了。因此，每一过程都需经过精密的时间计量。另外大地测量、天文观察、星际通讯、交通管理、铁路运输、石油勘探……都和精密的时间计量密不可分，都需要相对精确的时间标准。

同任何一门学科一样，精确的时间也随着社会的需求，被提高到一个又一个新的准确度等级。激光冷却与囚禁原子是近十几年发展起来的精密时间计量的一种物理方法，在激光对原子的作用下，不但使原子减速，甚至可使气体原子冷却到几乎停止不动，这样就可精密地对原子观察和测量。这种原子状态可以做成精确达千万年不差1秒的原子钟。

1949年，美国标准局依据一个氮原子在一个氨分子中的振荡频率来确定时间，制造出一座原子钟，其误差每3年为1秒。五年后，英国皇家物理实验室把铯原子用到时钟上，做成了世界上第一座铯原子钟，其误差30万年为1秒。目前，中国计量科学研究院的铯原子计时基准钟，是我国自己建造的大型铯原子钟，其误差达到1×10-14，30万年为1秒，均跻身于世界先进行列。后来，其它类型的原子钟相继问世。事实上，当原子钟作为时间计量的基准器以后，计量人员仍在致力于进一步改善生活中现有原子钟各项性能指标，并积极探索新的计时标准。根据目前实验室工作和理论分析提出的新原理、新方法主要有：利用铊元素研制“铊原子钟”；利用镁和钙的亚毫米束研制“镁和钙原子钟”；利用离子的特殊结构研制“离子钟”；利用激光频率标准研制“光子钟”。现在上海天文台制造的一台氢原子钟，误差达到1000万年仅有1秒。当前，世界上铯原子钟振荡频率通常是数纳秒？穴1秒的10亿分之一？雪，是通过调整超高频激光，使之和铯原子发射的光波频率相匹配而实现的，准确度可比最好的铯原子钟高1000倍。

前几年，有位德国科学家说他发现了第109号新元素，这种新元素？穴尚未命名？雪的寿命只有五亿分之一秒。可想而知，如果没有高精度的计时钟，人们难以研究物质的微观变化及其特性，就不会有新元素的发现，科学技术也不会迅猛地向前发展。科学家们还预言，某些介子的寿命比这还短，大约只有0？郾14×10-25秒。这大概是人类将遇到的最短的时间误差，他将是时间计量史上又一次新的革命。

据有关资料报道，美国科学家正在研制一座几乎没有误差的钟，其原理是：将水银在真空中冷却至接近绝对零度？穴摄氏零下273度？雪，此时，其振荡频率恒定。因此，该钟的误差100亿年为1秒。多么精确的时间误差？选这就是时间计量史上的一次又一次的无声革命！

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