作为一门测量科学，计量是一种关键的基础设施技术。计量支撑的国际测量体系是科学进步和技术发展的必要条件。计量与测量体系正面临被低估的风险，甚至可能陷入一种“两难境地”：一方面，它们长期以来的成功本是其有效性的最佳证明，但讽刺地是，这会让它们变得“隐形”；另一方面，这种“隐形”又导致了恶性循环：只有当出现问题时，公众和媒体才会注意到，而这带来的必然是负面报道。更深层的原因在于，计量所强调的渐进式改进对维持长期稳定和安全至关重要，但其本质与媒体追逐热点、强调短期效应的特性背道而驰。这使得计量的重要贡献始终难以获得公允的评价，也使其难以获得持续创造价值所必需的认可与资源。因此，需要一种不同的方式来解释计量的重要性。本文研究采用一种新颖的方法，通过反事实论证来解释计量的重要性，即考察如果国际测量体系失效会带来哪些后果。本研究结论认为，最有效的方法或许是一种平衡论证，既要清晰地展示计量带来的种种好处，又要引入反事实论证作为对比，即设想并探讨“如果国际测量体系失灵”带来的后果。只有这种论证方式，才最有可能确保计量工作及国际测量体系的重要性得到应有的认可。

一、引言

测量无处不在，万物得以运转。从手机上的GPS到医疗保健和复杂机械，再到市场交易的度量衡，现代生活的方方面面都依赖于可靠的测量。然而，测量的重要性常常被忽视。这是因为我们所依赖的测量体系运行得如此之好。计量这门测量的科学为整个测量体系提供动力，并支撑起了现代社会的基本架构。它确保了测量在国际贸易、生产制造、人类健康与安全、环境保护、全球气候研究和科学研究等众多领域的准确性、一致性和可比性；实际上，计量涵盖了人类活动的方方面面（尽管其同样确保了人文社会科学中的可复现性和透明度，但本文将聚焦于自然科学领域）。然而，向广泛的公众乃至科学界受众有效传达计量的重要性是一项独特的挑战。计量是一项基础设施技术，是一种赋能型的技术基础设施。设想一个维护良好的道路网络，驾驶员们很少会意识到那些维持道路平坦和交通畅通无阻所需的工程技术的重要性。与此类似，计量的益处也往往被视为理所当然——它就好比是承载着车辆（即测量值）平稳通行的道路表面，只有当路面坑洼阻碍交通或损坏车辆时，驾驶员们才会注意到。同理，测量体系中的任何不一致性都会产生显著的连锁反应，危及科学进步、技术发展，甚至公共安全。因此，计量的职责就在于清除“测量高速公路”上的这些“坑洼”。我们几乎从未注意到全球测量体系存在问题，这本身就表明了它在通常情况下运行得非常顺畅。然而，矛盾的是，正是这一卓越且持续的成就给计量的价值传播带来了很多困难，世界各地的作者都曾尝试解决这一问题。

二、讨论

1.计量为何能如此有效地运作

我们所说的全球测量体系，主要是指国际单位制（SI）协定，它是“米制”的现代版本，最早出现于18世纪末的法国大革命之后。现行的国际单位制（SI）于1960年正式确立，其根源可追溯至1875年的《米制公约》。该国际条约催生了一个名为“国际计量局”（BIPM）的国际组织（IO），各成员国据此约定，在计量单位使用方面保持一致。国际计量局（BIPM）是现存最古老的国际组织之一，其成员规模已扩展至覆盖全球98%以上的经济体（那些尚未加入《米制公约》的国家的经济规模通常较小，虽然它们也在使用SI，但出于成本等多种原因，目前尚无法正式加入）。国际单位制（SI）的核心是构成该体系的七个基本单位：秒（s，时间单位）、米（m，长度单位）、千克（kg，质量单位）、安培（A，电流单位）、开尔文（K，热力学温度单位）、摩尔（mol，物质的量单位）和坎德拉（cd，光强度单位）。导出单位是基本单位的幂的乘积。基本单位、导出单位连同作为基本单位定义基础的“定义常数”共同构成了我们日常生活中的测量所需的所有单位。这些单位的值由世界各国的国家计量院（NMIs）依据其定义进行复现，并制成国家原级测量标准（注：在我国一般称为计量基准）。

这些国家原级测量标准构成了基础设施的核心，通过一系列结构化的测量比对（通常称为溯源链）将这些单位的值传递给用户。各国的国家计量院通过对这些“基准复现值”进行定期的国际比对，来确保其国家原级测量标准的准确性与一致性。这确保了用户在溯源链末端获得的校准结果也具有一致性。由此，我们可以确信，时间在全世界是通用的，英国的辐射剂量与加拿大的辐射剂量完全相同，日本制造的汽车零件与德国制造的零件完美匹配，巴西出售的一升牛奶与澳大利亚的一升牛奶体积相同，南非的一公斤土豆与中国的一公斤土豆质量相同。

国际测量体系的稳定性与可比性——即关于单位大小的全球协议以及对定义实现的可比性——几乎未被计量界以外的人所注意到。这很大程度上是源于该体系内在的冗余性：对任一给定的单位，其定义并不只有唯一的基准复现；许多国家都保有一套这样的复现装置，且量值溯源可以从任意一个互认的基准复现开始。此外，国家计量院（NMIs）对于复现单位定义的不确定度通常远小于那些从国家计量院（NMIs）获取量值溯源服务的用户所需要的不确定度，这也进一步彰显了国际测量体系内在设计的稳健性。

国际测量体系的有效性导致很难找到让用户失望的例子。最著名的“测量错误”的案例实际上涉及不同的问题。有些案例可以追溯至现代测量体系确立之前，当时不同的单位体系相互冲突，导致了一些问题。例如，17世纪60年代，鲁本斯的画作因尺寸不合而无法嵌入伦敦国宴厅的天花板，17世纪20年代，瑞典战舰“瓦萨号”因左舷过重而发生事故，以及19世纪初，讽刺画家詹姆斯·吉尔雷将拿破仑·波拿巴画得比其实际身高更矮。另一些现代案例则源于用户在将国际单位制（SI）单位与本地单位之间换算时产生混淆所致。例如，1999年火星气候轨道器任务的失败；1983年加拿大航空143航班的燃油耗尽，以及2003年东京迪士尼乐园太空山过山车的脱轨事故。

国际测量体系几乎不能满足用户需求的一个例子是，单位定义复现的不确定度，已经大到快要无法满足当时科学技术需求的水平。以米定义的演变为例。最初，米被定义为一个特定物理实物的长度——即被称为“国际米原器”的特定铂铱合金尺的长度。然而，这一物理实物有其固有的局限性，到1960年，其自身的稳定性已不足以满足科学、技术和工业的未来发展需求。人们认识到需要一个更精准且易于获取的标准，因此将米重新定义为氪-86原子所发射光的波长。这一原子标准不仅提供了更高的准确度，还允许在不同地点进行独立复现。然而，由于该定义对特定原子跃迁和氪纯度的依赖，限制了其稳定性的提升与不确定度的降低。到1983年，该定义再次面临无法满足当代用户需求的风险，因此，“米”被重新定义为光速在米每秒单位下的固定数值。使用这样一个基本常数来定义一个单位，提供了最终的参考点，即自然界中最稳定的现象。这种方法在复现方式上也更为灵活——任何测量方程中包含光速的实验，都可用于对“米”进行复现。这一变化的优势显而易见。因此，计量学家长期以来一直致力于摆脱基于物理实物或材料性质的单位定义，转而将所有国际单位制（SI）基本单位基于常数定义。在《米制公约》签署144年之后，这一目标终于在2019年5月20日得以实现：千克、安培、开尔文和摩尔被重新定义，所有国际单位制（SI）基本单位的定义都建立在了基本（或约定）常数（事实上，“秒”的定义仍与一个原子特性相关，但由于其复现精度比任何其他基本单位高出几个数量级，因此这一点无伤大雅）。通过这种方式，国际测量体系确保了自身的前瞻性，并建立了一个良性循环：技术进步可直接体现为测量能力的提升，而更高的测量能力又为技术进步提供了必要的更高精度，如此周而复始。此外，计量学界还消除了国际测量体系中最后一个结构性弱点——单位定义复现的不确定性与终端用户需求不匹配的潜在风险。

2.计量的重要性的解释难度

国际单位制（SI）的优势在于其提供的稳定性、可比性和一致性。稳定性使人们能够对随时间变化的趋势保持信心，例如在环境监测方面。可比性使不同地点的测量结果能够进行比较，例如确保在不同地区制造的机器零件能够完美契合。一致性是国际单位制（SI）独有的特性，它确保了使用不同方法对同一物理量的测量结果是可比的；同时，也保证了不同物理量的测量结果可以在化学和物理方程中结合使用以增加应用价值，例如在天气预报中。整个体系还在不断促进持续改进，随着时间推移逐步降低测量不确定度。由于这种益处始终稳定且普遍存在，在计量领域之外往往被视为理所当然——体系能够正常运行，且持续为用户发挥作用。

因此，计量的真正价值在于其作为基础设施的特性与内在的凝聚力。海量不为人知的持续性工作，都投入到了维护一个稳定、可比且一致的测量体系，从而推动人类社会绝大部分的进步。计量的“魔咒”也正在于此：其成功的标志，是在保持稳定性的同时，做出日积月累的渐进式改进。对于外界而言，此类努力似乎远不如“发现科学”中那些旨在通过颠覆式变革实现飞跃的革命性突破更激动人心，也更难解释。后者显然迎合了新闻界固有的短期性；而“国际测量体系持续支撑日常生活”这个同等重要的故事，却鲜少见诸报端。遗憾的是，稳定与控制本身无法制造头条新闻。最近的例子就是上述提到的2019年国际单位制（SI）修订。尽管这次修订是现代科学和多边国际合作进程中最伟大的篇章之一，它确保了我们测量体系未来数十年的前瞻性，然而即使是这样的里程碑，也比预期更难吸引媒体关注。尽管此次修订标志着科学上的重大成就，但其核心信息：“一切都变了，但又什么都没变”，却难以向公众和终端用户传达，因为他们并未在生活中或使用的单位中察觉到突发或立竿见影的变化。

因此，要真正理解全球测量体系的价值，就必须阐释其“反事实假设”——即若缺乏一个稳定健全的测量体系，世界将会面临何种后果。

3.反事实论证难以把握的特性

就其定义而言，“反事实”本身属于假设的范畴。其探讨“如果……会怎样”——即在某个特定事件未发生或采取了不同行动的条件下，所可能走上的替代路径。尽管此类思想实验能启发心智，但若将其用作论证的根基，则会带来严峻挑战。主要困难在于反事实情境固有的不确定性。由于所探讨的事件并未实际发生，因此缺乏经验证据来支撑任何由此得出的结论。换言之，我们无法观察到假想路径的直接后果。这种实证证据的缺失，使得在“反事实”与其“假定结果”之间建立稳固的逻辑联系十分困难。此外，反事实论证往往依赖于一整条假设链，其中每个假设都会引入更多不确定性和推测。随着假设链条的不断延长，论证的可靠性也随之递减。反事实思维的主观性同样是一大挑战，它容易引发分歧，并使人们难以就某一论证的有效性达成共识。基于不同的偏见、信念和经验，不同的论证路径，可能会针对同一事件构建出不同的反事实情景。

尽管挑战重重，但公认反事实思维在诸多领域中都发挥着至关重要的作用。例如，历史学家利用它来理解关键事件和决策的影响；经济学家利用它来评估政策干预的有效性；流行病学家则利用它来评估公共卫生干预措施的效果。事实上，在日常生活中，我们不断通过反事实推理，从错误中学习，以在未来做出更明智的决策。同理，计量也应能够将反事实思维作为分析其效益的得力工具，特别是与历史学领域中的反事实论证相比，它还具有某些独特的优势。历史学中的反事实论证，确实就只是纯粹的假设。真实的替代方案并不存在——因为反事实从未发生过。但在计量和全球测量体系中，反事实却有可能发生（即使我们目前尚无明显实例），而这便使得思想实验更具实践意义，也更生动可信。

4.测量改进的良性循环：解释反事实的理论基础

此前已阐述过计量如何在国际测量体系中形成良性循环。测量技术的提升推动科学突破，而这些突破又催生技术进步，而技术进步又需要更精确的测量。这一持续改进的循环为各领域的发展奠定了基础。有效传达计量的重要性需要转变视角。计量的真正价值不在于单一的突破，而在于其默默无闻、坚定不移的对科学进步、技术创新和一个运转良好的全球社会所提供的支持。通过揭示并强调这一良性循环，以及在它缺位时我们将看到的巨大弊端，我们才能开始理解计量和全球测量基础设施持续为社会带来的价值。本文尝试将反事实思维作为科学方法——这仍是一种相对较新的方法。若缺乏计量及全球测量基础设施的稳定性和可比性，以下情况将发生：

• 贸易和工业的有效性与效率将显著降低，导致浪费增加、成本攀升，并扩大供应链及产品安全领域出现严重故障的风险；

• 新兴领域的研发与创新过程将变得更缓慢、更昂贵，且其产出成果的稳健性也将降低，这将动摇公众对科学成果与专家意见的整体信心与信任，并在“科学可复现性”的争议中产生显著的负面影响；

• 气候变化的演变将无法被充分理解，这将削弱为逆转或减轻气候变化负面影响所需的决策能力；

• 基于证据的政策决策和影响评估将变得更加困难，导致结论薄弱，进而使政府决策缓慢或效果不佳；

• 科学进步、经济增长、生活水平改善、社会技术发展以及生活品质提升都将放缓甚至停滞。

我们还可以列举更多直接、具体的例子来阐述这些普遍现象——这些例子与公众的关联更为紧密——例如：智能手机上的GPS系统定位错误；车辆故障频率增加；机场安检耗时更长；因机械故障导致的事故增多；因医疗保健水平下降导致疾病存活率降低；气候变化影响加剧；能源账单出错；产品标签不清晰；消费品选择减少；因度量衡可信度下降而导致“性价比”难以判断；经济增长乏力与物价上涨。

这样的例子不胜枚举！这种反事实方法之所以能有效阐释计量作为基础设施技术的好处，是因为它试图说明如果计量未能维持国际测量体系的运转将会发生什么。其有效之处在于：

• 通过展示缺乏精确测量所导致的损失，明确计量的影响；• 化无形为有形：揭示计量作为沉默的贡献者，如何确保一切正常运行并持续改进；

• 展示计量的社会、经济和科学影响力：强调国际测量体系对日常生活、繁荣产业、政策制定、监管建构以及技术进步的至关重要性；

• 强调计量在确保健康和安全环境中的基础性作用；

• 作为教育工具，向科学家、政府、行业和普罗大众揭示了计量这个往往“隐于幕后”的世界。

此外，虽然目前难以找到关于全球测量体系在系统性失效情况下量化其负面影响的案例研究，但关于计量干预和计量基础设施所带来的积极经济效益，却已有若干详尽的调查和案例研究。由计量促进和驱动的良性循环——即测量水平的提升带来科学突破，进而推动技术进步——在这一方面尤为重要，因为许多现代经济增长理论都建立在技术进步的基础上。

至少，我们可以假定，全球测量体系一旦崩溃，我们将失去上述种种益处，甚至可能远不止于此。这一考量也警惕一种危险：反事实情景可能夸大风险并过分依赖通过恐惧来吸引关注。有人认为人类往往更受潜在损失的驱动而非潜在收益，因此通过展示没有计量我们可能失去什么来吸引受众比列举好处更有效，但这种方法不能单独使用。反事实是阐释计量价值的重要工具，但使用它时，必须与另一部分论述形成平衡，即阐述计量在过去数十年里是如何运作、且至今仍在如何通过持续改进的良性循环发挥作用的。因此，一个必然的推论是：如果没有计量，上述所有益处都将不复存在。这些益处还体现在另一个层面：全球测量体系的维护、发展与完善必然需要通过对话和妥协来构建国际多边合作与共识，即使是在这些品质不那么“时髦”的政治时代。

三、结论

本文旨在强调计量（即测量科学）在支撑现代生活及推动科学、工业和社会功能发展中的基础性作用，这一作用常被忽视。本文阐述了计量为何至关重要、其价值为何被视为理所当然，以及为何向科学界和普通公众有效传达其价值面临挑战。文章随后提出，运用反事实论证是展示计量重要性的一个有效机制，尽管这一机制很重要，却鲜有探索。本文所总结的该方法的益处归纳如下。

在竞争激烈的世界中，需求往往超过可用资源。基础设施技术（如计量和维护全球测量体系的国家计量院）在这种环境下常常难以竞争。这是因为，与其他社会基础设施（如道路网络）一样，它们对现代生活至关重要，但其巨大效益却被视为理所当然。它们持续运行并带来效益，其成功标准在于稳定性和渐进式改进。当与那些旨在实现（虽不总能成功）颠覆性突破的资源需求相竞争时，基础设施技术往往会落于下风——部分原因是因为它们被认为运作得太过顺畅以至无人察觉，部分原因则是因为它们远不如那些变革来得“光鲜亮丽”。然而，事实并非如此。计量、国家计量院（NMIs）及其构建的全球测量体系比任何其他事物都更为重要，因为它们是构建整个科学和技术的基石。没有它们所奠定的根基，就不会有科学发现、突破或颠覆性变革。

在这方面，我们必须首先确保计量和测量基础设施得到充分的资金支持和维护，然后再考虑其他事项。这是因为所有其他科学进步都依赖于计量维持的全球测量基础设施。计量是所有其他科学的基本要求。为了在日益短暂的媒体周期中传达这一信息，计量似乎必须基于反事实来论证其价值。通过聚焦于没有计量将失去或面临的风险，我们可以更有力地证明其重要性，使计量作为基础设施技术的抽象且无形的益处变得具体而紧迫；结合阐述资源充足的国家计量院（NMI）优势与健全全球测量体系的重要性（避免仅凭假设性论述渲染恐慌氛围），这种组合式论证既有力又引人注目，成功将计量这位默默奉献的“幕后功臣”推到了聚光灯下。计量与计量学家在维护全球测量体系方面所做的努力犹如天鹅在水面优雅滑行般悄无声息。而在水面之下，则是为维护、发展和完善全球测量体系需要大量无形的工作，以确保其足够稳健以满足当前科学和技术的需求，同时足够灵活以适应未来的任何要求。花费时间和精力进行反事实解释论证，是一种确保计量重要性得到正确理解的必要工具。