四、长度计量技术创新思路
     量子物理学是近现代科技革命的重要组成部分， 所包容的哲学思维范式，也是丰富而广泛的，对很多科学研究领域， 乃至社会生活领域都具有重要的指导意义。从哲学范式的领会中学得寻找研究方法和研究技术的思路和创意很有意义。下面就精选几个深有体会的例子， 愿与大家分享之。
     1.时间测量空间
     科技发展至今，人类测量时间的能力已经达到几千万年不差一秒，而空间测量则还差好几个数量级，因此为了提升空间尺寸的测量准确度，可以考虑如何通过直接测量时间实现空间的测量，并且准确度较高。
     传统的激光测距仪就是采用时间脉冲载波到激光上，通过回射接收后再接收计算距离。又如最初的光速测量实验，均是通过时间测量空间尺寸。但准确度都不是非常高，没有充分利用极限的精密时间测量技术。不过现在的GPS全球定位系统，单个GPS空间站的测量范围覆盖小半个地球，依据相对论，空间的准确距离也需要考虑时间的影响。同时还可以利用GPS实现全世界原子钟的时间比对。
     其次还有一种技术是采用测量时间来测量空间的，它应用在微小尺寸测量领域，采用法布里-珀罗干涉仪，利用法布里-珀罗谐振腔，只有当腔长是入射激光波长的整数倍，才有激光射出，从而能够准确地测出腔的长度，最后转化为测量位移。激光波长与激光频率是严格的倒数关系，而激光频率的测量能够溯源至时间频率，这就将长度测量转化为时间频率测量了。通过这个原理位移测量准确度能够达到纳米甚至亚纳米，未来其准确度还能进一步提升。
另外， 还有一项技术是关于时栅位移传感器的， 通过旋转的磁场，感生出电脉冲，而通过精确测量位移间隔的电脉冲的时间间隔，来计算角位移和线位移，其中角位移目前已经达到中高级光栅编码器的准确度。这是国内学者彭东林老师提出来的， 目前已经开始用于数控机床上作为测量系统。它是将位移测量转化为时间测量。
     如上几例长度测量技术涵盖了空间大尺寸、纳米级微小尺寸以及角度测量，它们均是采用时空转换的思维方式，而具体实现过程则又各有特色。它们实质都是利用了直接时间测量便于实现高精度，并且也是典型的基于量子计量学下具体时空范式的应用实例。因此，启发我们测量空间距离可以采用测量时间及其他物理量的方法，通过间接方法和综合的技术方法进行测量。
     2.离散式测量方式
     自从人类发展了激光技术，特别是1983年国际计量大会，定义采用激光波长作为测量长度标准以后，激光干涉测长作为长度尺寸测量的标准技术，它利用两束可干涉的激光光波，分别走不同的光程，从而得到相对的位移。这种测量技术已经用了半个世纪，而且也是当前最为常用和最为重要的测长技术之一。但是它的不足之处是，测量开始后光路不能阻挡，并且必须保持运动的连续，它并不能随意测出两点之间的距离。目前，在此基础上又发展了激光跟踪仪和激光跟踪干涉仪等。其基本原理仍然是普通干涉仪的原理，所不同的是，带有自动跟踪被测反射镜的功能，因而，可以精确测量空间两个点位的距离，而不需像干涉仪必须让反射镜严格沿着直线运动。即使如此，它也必须保证测量过程不断光，要保持连续的测量状态，事实上这局限了它的用途。因此，有人开展采用多波长和合成波长技术，或者波长调谐技术，想实现精确地测量点到点的距离。可以说，这个技术方案还是比较复杂，最终不能替代普通的激光干涉仪，这方面半个世纪没有特别突出的新技术出现以替代传统的测长技术。
     通过学习现代科技革命与哲学范式的相关理念，特别是量子物理相关的创新革命，选取其中一些经典的思维范式，我们发现日常经常应用到的思维范式竟然仍是经典力学甚至机械式的思维范式。但是，当科学研究需要创新甚至是革命式的创新时，就必须考虑思维范式的影响，需要刻意地从思维范式甚至哲学范式的层面上，研究和获取创新的思路。
     因此，经过归纳总结和分析后，我们发现如上测量方式是连续的，如果能够实现不连续的方式，如同波粒二象性中粒子的活动规律来实现我们的测量，这肯定是具有创新意义的，有点类似现在生物和机械开展的仿生学，我们不妨称之为仿量子物理学。不过仍旧以法布里-珀罗干涉仪为例，它是可以实现位移与时间频率间隔差相对应的，因此可以不需要连续位移，而只需要准确知道起点对应的激光频率，然后再准确知道到点对应的激光频率，通过计算频率变化的差值，即可计算出准确的位移。这些干涉测量的仪器都精确在纳米甚至达到皮米量级。
     今后还可以沿着离散即不连续测量的思维范式，继续开展长度计量技术的研究，此外，从量子计量学的发展情况看，当前测量质量如阿伏伽德罗常数的测量，其本质是在测量硅球的直径，所使用的技术也是长度精密计量技术；而瓦特天平测量原子数也需要精确测量天平杠杆倾斜导致的位移，位移测量是关键测量值。
     五、结束语
     长度计量技术研究应该以开放的心态，广泛吸取其他领域的技术成果和研究方法以及思维范式，同时不仅博采众长用于本领域的技术创新和技术拓展，同时也应该尽力满足其他领域的测量需要，同时也将之作为获取创新灵感的重要渠道，使较为传统的长度计量技术焕发新貌。重视并广泛了解和学习各种学科的新成果，并从中总结哲学思维范式，使之能够对所从事的具体研究工作具有指导意义和启发作用。
     编后该文通过总结量子物理学的海德堡测不准原理和波粒二象性等主要成果，同时分析和提炼其蕴含的典型的哲学思维范式，结合具体研究领域:长度计量科学的需要，探讨如何将量子物理的哲学思维范式应用于新时代基于量子计量学架构之下的长度计量具体研究工作中，使之能够拓展相关专业的研究方法和研究渠道，启发该领域的科技创新思路。通过哲学范式来发现和找到科学发展思路和方法，不仅说明人类文明发展至今，自然科学本身是相互联系的，同时社会科学以及人文科学也对自然科学发展具有重要的促进作用。这对我们重视并广泛了解和学习各种学科的新成果，从中总结哲学思维范式并使之对所从事的具体研究工作有所启发。
转载自中国计量网