看电影《我和我的祖国》看懂里面的计量知识点了吗？这片子，是一部充满计量知识的片子，每个故事都有知识点。今天，我就来给大家讲讲吧：

1 电磁波计量

朋友，你听说过电磁波吗？那么，什么是电磁波计量呢？人们对电的物理现象进行定量研究时，需要定量单位，电和磁是广泛应用的，我们的生活、生产、科研都需要电磁波计量的。电影《我和我的祖国》完美地呈现了电磁波的应用和可能带来的危害。《夺冠》里，大家看女排比赛直播，无论小男孩怎么疯狂扶着、摆动电视信号杆，都作用不大，关键时刻还是临时救命的“半导体”收音机发挥作用，大家纷纷用广播收听。为什么电视信号不好的时候半导体广播却还能用呢？这些就是电磁波计量的知识。1865 年，英国科学家麦克斯韦经过运算提出：变化的电场会产生磁场，同时，变化的磁场也会产生电场，合起来，就是电磁场。这电磁场在空间的传播，就形成了电磁波。有了电磁波，就有波长。比较长的波长，传播的距离远，避障能力强，而如果比较短，那就容易被阻挡。这就是，波长和频率的乘积是光速，所以波长越长，频率越低。电视机的图像中频信号是38MHz，调频收音机的中频是10. 7MHz。所以电视接不到信号时，收音机就可以听到电磁波传来的声音。你看，相比电视信号，广播信号的频率较低，波长更长，传播能力也就更强。当然了，我国电视网建设的较晚。那时电视信号覆盖还不高，也可能是原因之一。其实， 电磁波的频谱，对各个国家来说都是一个非常有限的资源，人类则是优先从比较“低频段”开始利用的，我国也不例外。我们的手机从2G、3G 到4G，最近又有5G，因为低频段信号已经被占据，人类已经利用更高频段了。比如4G 最高利用到2.5GHz，而5G 则可以到95GHz。那频率更高的电磁波有吗？当然有，再往后就变成了：微波、红外线、可见光、紫外线X 射线和γ 射线。

2 原子弹与计量

大家都知道原子弹是威力巨大的杀伤武器。原子弹是由90% 以上高浓缩铀或钚239 裂变时放出的中子生成的，一公斤铀235 或钚239 全部裂变，能释放18000 吨TNT 当量的能量，一颗原子弹的核装药一般为15 至25 公斤铀235 或6 至8 公斤钚239。铀在正常压力下的密度约为19g/cm³，对一定裂变物质，密度越高而临界质量越小。实际上，天然铀中同位素铀235 的丰度仅0.72% ，按原子弹要求必须达到90% 以上，采取电磁分离、气体扩散和热扩散三种方法生产高浓铀。原子弹是靠利用核反应的光热辐射、冲击波和放射性造成杀伤和破坏作用的，以及造成大面积释放放射性污染。核反应过程非常迅速，微秒级的时间内即可完成。因此，在核武器爆炸周围形成极高的温度，加热周围空气使之急速膨胀，产生高压冲击波。原子弹爆炸的强烈光波，能使成千上万人双目失明，6 千多度的高温，能把一切化为灰烬 ，放射雨能使一些人在20 年中缓慢死亡。冲击波形成的狂风，能把所有的建筑物摧毁。

其中γ 射线也是一种威力，造成《相遇》中男主角的受伤就是这样的。在放射性中γ 射线波长极短，达到0.01 埃米，传播的时候，它不会绕开物体，而是直接穿透，甚至可以穿透细胞，杀死组织。在医学里，这个特性被用在了“放疗”上，来杀死癌细胞。在工业里，则被用于设备“探伤”。γ 射线会在原子核反应的时候放出，造成人员“内伤”，这也是原子弹的重要威力之一。所以核辐射是很可怕的。一旦超过安全剂量，人会马上头晕呕吐，白细胞数量下降、肺组织损伤、心血管系统损伤，还会引起细胞癌变诱发癌症。1986 年的切尔诺贝利核电站事件，是核电时代以来最大的事故。切尔诺贝利核辐射在3 个月内31 人死亡，15 年内有6-8 万人死亡，如今，依然有13 万人遭受各种程度的辐射疾病折磨。而《相遇》里的男主角，舍身救下装置，为了国家，自己完全地、无保护地暴露在核辐射之下。其实， 电影已经演得很“乐观”了。实际中这种辐射剂量后果肯定是非常严重的。这就是我们的英雄啊!

3 标准时间计量

时间计量是以“秒”为单位，频率是时间的倒数，单位是“赫兹(Hz)”。电影里的时间就是就是国家授时中心发出的北京时间。《回归》讲述的是一个分秒必争的故事。 香港回归我们已经等了150 年，多一秒，都不能再等了，这就是我们的国家尊严。在电影里，中英外交官的对表时间细节，就是计量时间的比对，保持手表的一致性。

影片中说到了两个天文台：中国紫金山天文台、英国格林尼治天文台。其实， 人类这么在乎时间，说明时间计量的重要性，要求时间精度也是必然的，但是这也就是近代的事儿，之前，人们说时间只能跟你说个大概。人们对时间计量是从大航海时代开始的，这是因为需要测定船只的位置。对于南北轴，可以通过在船上测量太阳角。可是这东西轴，怎么办呢？靠时间计量，也就是靠本地和出发地的时间差，再除以24 小时就行了。后来，格林尼治天文台就成为了0 度经线的起点，也是当今世界时区的开始。在计时中，航海时钟是洋人发明的。而中国，为国家报时的，当年就是南京的紫金山天文台。它是国民政府20 年代迁都南京时所设立的，目的就是发布准确的时间，也就是“授时”。新中国成立后，尤其1964 年，在《相遇》里的原子弹爆炸后，我国科研工作的力度空前加大了。你看，导弹、火箭、卫星，都在天上飞，甚至要飞出大气层，差之亳秒都会偏之千里。然而，紫金山和国家西部的实验基地离太远了，覆盖面偏差太大。因此，国家决定建立新的时间授时中心。地方最好是在中国的中心位置。1966 年，经国家科委批准筹建，我们国家新的授时中心成立了；1970 年，经周恩来总理批准短波授时台试播；1981 年，经国务院批准正式发播标准时间和频率信号；20 世纪70 年代初，为适应中国战略武器发射、测控和空间技术发展的需要，经国务院和中央军委批准，在陕西天文台增建长波授时台（BPL）；1986 年，通过由国家科委组织的国家级技术鉴定后正式发播标准时间、标准频率信号。当年， 只能发布短波授时，传播范围很小。后来，随着国家海洋科研和国防的需求，逐渐有了远洋、长波、超长波授时。今天，国家授时中心早已和世界同步，坚守为国家报时的任务，服务航天、电子通信、全球定位、证券银行交易等，分秒不差。我国的时间计量准确度达到了1×10-15 秒，约三千万年不差1 秒。

4 合金计量原理

《前夜》里有一个关键词。开国大典前夜，升旗试验出了问题。旗杆顶部用于卡位的金属球裂了，需要重新做一个坚固的金属球。当欧豪喊出“俺们需要矽铬镍”的时候，就是硬度计量不达标准。我们知道力是相互的，同时，撞针和卡位球的接触面积一致，那么他们相互的压强也一致，因此应力一致。通过影片我们知道：撞针没有损坏，只是球被撞坏了，旗被卷进旗杆里，这说明针的材料硬度合格的。那么， 为什么不直接把撞针的材料高温融了，然后就用这个铸一个新的卡

位球呢？这材料不是现成的吗？在此科普一下，让大家知道合金的原理。计量的准确性就是如此，大家看见过用天平称量金属质量吧？钢里面的铁和碳与加入的合金元素将发生交互作用，形成新的化合物，而硬度合格配比要计量准确才可以达到，这就是计量的作用。以硬度为例，影片中加入欧豪需要的SI、CR、NI 元素以后. 钢的硬度都提升了很多，在不同温度下，材料的质量是不同的。计量准确、配比科学就会改变钢的组织，使钢的强度、硬度、耐磨性等都有提高，才能符合使用的要求，做出合格的产品。

5 抽签概率原理

葛大爷抽中了开幕式的门票，这个故事，其实是在讲“抽签数学原理”。抽签顺序，会影响抽签结果，也就是说，对于不放回、不提前揭开结果的抽签，先抽和后抽中奖的概率有区别吗？答案是，没有。你看，54 张扑克牌，只有抽到红桃2 才中奖。那么第一个人抽，中奖的概率就是1/54。第二个人抽，概率分成两种情况，第一个人抽中了(1/54) + 第一个人没中(53/54)。所以， 第二个人中奖的机率就是:1/54×0 +53/54×1/53= 1/54。 概率相同。有细心的朋友已经发现了，随着剧情的推进，是其他人先公布答案的。那这个时候，随着没中的人越来越多，葛大爷的中奖概率，可是直线飙升的。

6 重力计量的应用

什么是重力计量呢？简单说，重力加速度就是物体在重力作用下落向地心的速度变化率。从牛顿第二定律可知以知道F=mg. 由于引力远大于离心力，重力的方向是指向地心的。在《护航》故事里，宋佳霸气地喊出“给我整个8”。这8，就是8 个G 计量量值，也就是8 个重力加速度的意思。空军在飞行的时候，要做出各种特技动作，瞬间的加速度会非常高，所以在平时训练的时候，就要锻炼这个科目，让身体适应。8 个G 是什么概念呢？首先，要说一下加速度的方向，加速度对人体可以来自两个方向: 一个是“正向”，就是和身体的朝向平行，比如坐车时加速；另一个是“横向”，加速度来自身体侧面，比如车辆转弯。对于第一种，美国人斯

塔普博士在上世纪40 到50 年代，做了一系列实验，来寻找人类的承受极限。1954 年，他在美国新墨西哥州，创下了人类承受加速度最大纪录:46.2G。加速的时候，用火箭推进器，停止的时候，则用液压减速装置。虽然创造了记录，但身体也受到了重伤。要知道，当身体停止的时候，身体的内脏可没停，依然以非常大的加速度运行。比如，他的眼球就在减速时受到了巨大的挤压，失明了两天；浑身的骨骼也有不同程度的骨折，还掉落了6 颗牙齿。这么看来，宋佳的“整个8”也还好？等一下，这40 个G 可是正向的，而宋佳的那个8，是横向的。几年前，美国的《大众科学》，发布了一项研究。它表明，对于横向加速度，14 个G 可以让人的器官分离，造成死亡。对于没有任何训练经历的人，6 个G足够失去知觉。8 个G 的加速度可以让人昏迷，这一点上，电影还蛮符合科学的。

《我和我的祖国》观后使我兴奋之余，也感到计量科学技术知识普及还需努力，作为计量战线的老兵责无旁待发挥余热。

（来源：《计量与测试技术》2020 年第47 卷第2 期 ）