1月19日，“國家工程師獎”首次進行評選表彰，81名個人和50個團隊在北京人民大會堂接受黨和國家在工程領域的最高規(guī)格褒獎。習近平總書記作出重要指示，向受表彰的“國家卓越工程師”和“國家卓越工程師團隊”致以熱烈祝賀。

璀璨燈光下，獎章閃耀，銘記了“國家卓越工程師”們?yōu)閲鴬^斗的業(yè)績。中國溫度計量基礎研究領域的領軍人才、中國計量科學研究院首席研究員張金濤就是其中一員。同時他也是全國市場監(jiān)管系統(tǒng)唯一一位獲此殊榮的人。

從國際計量界的“無名之輩”，到首次對國際單位制（SI）基本單位——溫度的重新定義取得決策權，張金濤見證了我國計量事業(yè)特別是溫度計量領域取得的突破性成績。

結(jié)緣溫度，搶抓變革機遇

溫度無處不在，它是最為廣泛使用的基本物理量之一，其準確測量事關科學研究、能源環(huán)境和民生健康等眾多領域。

為了使溫度的標尺時空恒定，國際計量界決定用玻爾茲曼常數(shù)取代水三相點，重新定義溫度的單位，這也結(jié)束了人類幾百年來溫度的單位（標尺）依賴實物性質(zhì)的歷史。

為避免單一方法可能存在的系統(tǒng)誤差，國際溫度計量最高權力機構(gòu)CCT（國際計量委員會溫度咨詢委員會）要求使用至少兩種獨立方法，分別實現(xiàn)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(zhàn)。

而張金濤與溫度計量史上這次最重大的變革“結(jié)緣”，還要從2004年說起。

2004年，世界溫度大會在克羅地亞召開，張金濤和同事代表中國出席?！爱敃r幾乎沒有人和我們打招呼，中國直接是被輕視的，因為我們在溫度計量領域沒有成績?！边@次的經(jīng)歷讓奮發(fā)圖強的種子埋進了張金濤的心里。

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(shù)定義進行研究。喜歡挑戰(zhàn)的張金濤勇挑重擔，牽頭承擔“玻爾茲曼常數(shù)測量研究”課題。

另辟蹊徑，敢為天下先

當時，美國、英國、法國、意大利等國的國家計量實驗室，已在這個領域耕耘數(shù)十年，對于實驗的核心部件，他們均選擇了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極高，在多方了解后，張金濤決定放棄。

“曾經(jīng)有國際友人提出可以送給我們一個球形共鳴腔，但我拒絕了。因為我想做出完全具有中國自主知識產(chǎn)權的測定值?！睆埥饾f。

在查閱了大量文獻后，結(jié)合我國當時精密加工的技術能力及方案的可實現(xiàn)性，張金濤決定另辟蹊徑，用圓柱形共鳴腔取代球形共鳴腔，創(chuàng)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(shù)的技術方案。

創(chuàng)新之路，從來不會平坦。由于采用了有別于國外已有的技術方案，定程圓柱腔體內(nèi)部尺度的原位絕對精密測量的實驗方案需要全部自行設計。

在充分咨詢中國計量科學研究院老一代專家的意見后，張金濤和他的團隊決定借助國家長度基準的成熟技術——多波長激光干涉法。但在實際測量后，他們發(fā)現(xiàn)獲得的聲速測量值與國外同行的最好結(jié)果存在一個系統(tǒng)性的偏差，這個偏差遠大于測量的不確定度。

癥結(jié)到底在哪兒？不服輸?shù)膹埥饾_展了大量的實驗，最后將原因鎖定到安裝端蓋過程中，在螺栓的緊固作用下，腔體的長度發(fā)生痕量改變。最終，他成功解析了端蓋隨溫度的痕量變形方向，設計了激光干涉法原位實時絕對測量共鳴腔內(nèi)平均長度的技術方案，使得在現(xiàn)場實驗環(huán)境下，完全封閉的圓柱聲學共鳴腔的內(nèi)部平均長度測量的不確定度從數(shù)百納米降低到幾十納米。

在完成了數(shù)輪的常數(shù)測定后，考慮到激光干涉法不適用于寬廣的現(xiàn)場溫度下的測量，張金濤又帶領團隊嘗試用微波諧振技術，實現(xiàn)對圓柱腔體內(nèi)的平均長度和直徑的原位絕對測量。這又是一項在國際上沒有可借鑒經(jīng)驗的實驗。

對于當年在實驗室的日日夜夜，張金濤記憶猶新，“風險、壓力、孤獨伴隨著我們。但大家樂在其中，一往無前”。

在一次次的數(shù)值模擬后，張金濤團隊最后選擇了數(shù)個微波諧振模式，發(fā)現(xiàn)這些微波模式測量的圓柱腔內(nèi)長度的一致性很好，測量不確定度比英國國家物理實驗室的方案改善了200倍。這些微波諧振模式被成功地用于團隊后期的玻爾茲曼常數(shù)的測定，以及承擔的高溫熱力學溫度的測量研究課題。

經(jīng)過數(shù)十載的潛心研究，最終張金濤團隊獲得的玻爾茲曼常數(shù)的測量結(jié)果兩次被國際科技數(shù)據(jù)委員會（CODATA）基本常數(shù)委員會收錄，用于確定該常數(shù)的推薦值和最終定值，使我國與美、英、德、法、意并列，成為對玻爾茲曼常數(shù)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。

這是自米制公約（1875年）以來，中國首次對國際單位制基本單位的定義作出重要貢獻并有了決策權。

在2018年度國家科學技術獎勵大會上，作為第一完成人的張金濤接過了國家科學技術進步獎一等獎的證書。

張金濤（右二）和他的團隊

孜孜以求，甘于為人梯

在完全自主地掌握了尖端的聲學原級測溫法的關鍵技術后，張金濤和團隊成員投入到新的溫度計量基礎前沿研究中，砥礪前行，力圖將原級測溫技術應用于原位測量熱力溫度，解決一些極端環(huán)境下的溫度可靠測量的技術難題。

曾經(jīng)被國際同行忽略，如今成為國際溫度計量界的重要力量，張金濤團隊被邀請在美國國家標準技術研究院主辦的頂級期刊上發(fā)表研究綜述論文，在國際測量聯(lián)合會世界溫度計量大會、美國國家標準技術研究院主辦的溫度大會百年慶典等學術會議上，作全會報告，新的研究成果獲得國際同行的高度關注。

在張金濤看來，工程技術人員要取得一定的成績，離不開良好的科技創(chuàng)新環(huán)境。

中國計量科學研究院以科技發(fā)展規(guī)劃為牽引，建立多層次的科研項目布局體系，圍繞計量基礎研究關鍵科學問題，長期穩(wěn)定支持一批跟蹤計量科技前沿、推動計量學科發(fā)展的基礎研究項目。同時提升基礎研究的科研經(jīng)費投入，設立“揭榜掛帥”、自由探索等項目，助推計量科技取得創(chuàng)新性成果。組建潛心攻關的計量基礎前沿創(chuàng)新團隊，給予穩(wěn)定支持，保障科研人員心無旁騖地開展科學研究。

在寬松的科研環(huán)境下，張金濤發(fā)揚學術民主，甘做提攜后學的鋪路石和領路人。他帶領的創(chuàng)新團隊在歷年考核中名列前茅。他鼓勵、推薦年輕人到國外先進實驗室訪問研究，開闊眼界，吸取新思想和新方法，同時引導他們擴展研究方向，開拓交叉計量領域。

近年來，團隊成員們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”榮譽稱號及中國青年科技獎、亞太計量組織青年計量科學家獎等獎項。

“科學研究好比登山，只有站在高處，才能夠看清上山的捷徑和更進一步的方向。”張金濤告訴記者，目前他們正在開展固體量子溫度傳感器的計量溯源研究，“希望能夠為建立國家的極低溫溫標的計量基礎設施作出貢獻”。

（來源：《中國質(zhì)量報》，文：史玉成  圖：中國計量院）