本报记者 孙乐琪
　　17世纪，英国林肯郡沃尔索普庄园，牛顿被树上落下的苹果砸中，由此萌发了“万有引力”的灵感。
　　一场关于重力的“科学接力”由此开启。
　　400多年来，人类对重力奥秘的探索，从未停下脚步。
　　北京，昌平。远离城市喧嚣的中国计量科学研究院重力计量基准实验室里，科研工作者在静谧的环境中，千百次地进行着精密的实验和测量。副研究员粟多武是他们之中的一员。
　　从第三代绝对重力仪的研发，到全球重力计量基准原点落户北京，再到国产精密仪器“触极达峰”……我国绝对重力测量高端精密仪器已经实现了自主可控，走向世界第一梯队。粟多武是见证者，也是参与者。

粟多武圆满完成南极科考任务准备返程回国。

粟多武在南极中山站操作我国自主研发的绝对重力仪。
　　“留下”基点
　　“此苹果树被称为‘牛顿苹果树’，由英国国家物理研究院赠予我院。该树的始祖是种植在英国东南部林肯郡沃尔索普村牛顿母亲家花园中的正宗苹果树。据史料记载，正是那棵老树上苹果的掉落，启发牛顿发现了万有引力定律。”
　　中国计量科学研究院昌平院区的实验楼间有一片果林，其中一棵苹果树下立有一块小石碑，上面的文字将万有引力定律发现的渊源故事娓娓道来。
　　院区内，半山腰的一间实验室里，数不清的“苹果”每日簌簌落下。这里是重力计量基准实验室。在这里，我国自主研发的第三代绝对重力仪不停运转，真空罩中，自由落体实验周而复始，千百次上演。
　　实验室正中，仪器环抱的地面上，嵌着一块醒目的标牌——“北纬40.2448度、东经116.2248度、海拔111.21米，国家重力计量基准原点。”
　　这是我国乃至全球重力加速度测量精度最高的点位。
　　讲起重力计量基准原点确立的故事，就要回到2017年10月23日8时——那是我国重力计量领域意义重大的特殊时刻。
　　那年10月，全球绝对重力仪国际关键比对在北京昌平举行。“这项活动由国际计量局主办，相当于重力计量界的奥运会。”粟多武介绍，全球绝对重力仪国际关键比对活动是在1981年启动的，我国拿到承办权前的9次活动都是在欧洲举办的。随着重力计量技术、设备的迅速发展，我国终于争取到了第十届比对活动的举办权，首次成为“东道主”国家。
　　14个国家的32台绝对重力仪同台竞技，“大比拼”持续了整整1个月。
　　最终，中国计量院的绝对重力仪脱颖而出，全球重力计量基准原点“落户”中国！重力计量基准实验室里的一块大屏幕上，显示着该点位精确到小数点后8位的重力加速度值：g=9.80122574m/s（米每二次方秒）。
　　“这个数字，在不同的条件下测量，结果是不同的。”粟多武深入浅出地举例：“比如，同一块黄金，在上海和北京称重，因重力差异会导致千分之一的偏差。”
　　他指着小数点后的不同位数进一步解释：小数点后的前两位，可以反映地球纬度的变化，比如，赤道上测量的重力加速度值为9.77，而南北极则为9.83；第三位反映着海拔的变化，比如珠峰大本营附近的重力加速度值为9.777；第四、五位与资源勘探密切相关，“当使用重力仪器测量时，重力加速度第四、五位出现变化，则很可能是区域内存在矿产资源”；第六位对应着固体潮汐变化的影响，太阳、月球等天体与地球相对位置发生变化时，这个值也会相应变化；第七位反映着大气压强变化的影响；第八位则体现着极地运动带来的影响。
　　据此，重力加速度的测量与“反演”，可以应用在大地测量、防震减灾、地球科学、计量研究等诸多领域。粟多武说，重力加速度值最重要的作用之一，莫过于在铁矿石、石油、天然气等资源勘探中的应用。此外，科研人员还曾利用其精准测量珠峰、监测地壳和海洋运动，考古人员曾利用它探明了明十三陵地下陵墓的形状、位置和埋深。
　　正因在力学计量、地震、测绘、勘探等领域的应用是如此重要和广泛，60年来，我国在绝对重力仪研制和迭代的路上从未停下脚步。
　　粟多武介绍，1965年，中国计量科学研究院成立重力组，开始研制绝对重力仪；1975年，第一代国产设备——NIM-1型绝对重力仪面世，摆脱了重力计量对国外仪器的依赖；1988年，NIM-2型绝对重力仪研制成功，并于次年代表我国参与了在法国巴黎举办的第三届全球绝对重力仪国际关键比对。
　　“前代的绝对重力仪，最大的问题在于太过笨重。”粟多武说，见证了国产绝对重力仪研制历程的老前辈回忆，第一代绝对重力仪重达2000多公斤。“参与国际比对时，设备分装在20多个大木箱中，研究团队需要提前半个多月到场，请搬运工搬运设备，再安装、调试。”第二代设备虽然大幅“减重”，但也有400多公斤。
　　想要让这样的庞然大物，自如地巡天、遁海、出野外，显然是“强人所难”了。
　　于是，作为新一代重力计量人，粟多武和他的同事们马不停蹄开始研制新一代绝对重力仪，推进仪器设备的便携化。为了缩小设备的体积，团队将主机的落体腔缩短了一半。同时，为了保证应有的测量精度，团队升级电子元件的性能，通过不断实验调校，优化落体装置光心和质心的重合度。
　　终于，最新一代国产设备——NIM-3A型绝对重力仪诞生了。2017年，代表我国出战“重力奥运会”并取得优异成绩的，正是这位“小家伙”。
　　它的“体重”不到200公斤，熟练的工作人员两个小时内就能完成安装、调试，参加国际比对时再也无需早早到场准备了。
　　设备减重了，体格也更“皮实”了，应用的范围自然也更广阔。粟多武介绍，如今的“便携式”绝对重力仪走南闯北，泰山顶的气象站、东海滨的地质观测站、“华夏东极”黑龙 江 抚 远、漠 河“北 极村”……都 有 它“勤恳”工作的身影。
　　极地测量
　　2019年，是重力测量领域值得书写的一年。这一年，我国自主研发的高精度绝对重力仪首次登上南极大陆。粟多武也成了携带国产绝对重力仪到南极大陆开展计量科学研究的第一人。
　　21世纪海洋科学飞速发展，被称为“海洋的世纪”。极地科考是海洋科学研究的重要组成部分，科考设备是保障科考工作获取第一手数据的核心手段。粟多武介绍，海洋的复杂环境、极地的极端恶劣气候，往往会造成各种设备出现测量上的漂移和误差。因此，计量仪器深入参与南极科考，为各种科学仪器提供现场校准，就具有非常重要而现实的意义。
　　2018年，中国计量科学研究院受命承担科技部国家重点研发计划课题“极区海洋重力校准技术研究”的子任务——极区海洋重力现场校准技术研究。粟多武通过层层选拔，入围南极科考的现场执行人名单。
　　2019年10月22日，粟多武携带第三代绝对重力仪，从位于上海浦东的中国极地考察国内基地，登上“雪龙号”极地考察船。经过整整30天的海上跋涉，11月20日，科考队终于抵达位于南极大陆拉斯曼丘陵的中国南极中山站。
　　踏上南极大陆，洁净美丽的冰川仿佛是散发着寒光的巨人，巨大的“雪龙号”在冰川面前显得渺小无比。摇摇晃晃的阿德利企鹅，从身边路过，驻足探头观望。粟多武感到一切都如在童话中一般，是那么的陌生和新奇。
　　兴奋归兴奋，科研任务一刻也不敢耽误。
　　抵达后的第二天，粟多武便和课题组另外两名成员展开新建重力点位的选址调研，最终选定了位于南极中山站站区的莫愁湖西侧山坡。2019年12月1日，他们开始了浇筑重力校准点位的工作。
　　当天8时起，他们陆续搬运了近200公斤的石子和500多公斤的浇筑用原材料。但是浇筑混凝土，三人都没有经验。这时，一位来自中铁建工集团的队友成了“救兵”。“那天户外的最高气温只有0摄氏度，我穿着短袖干活仍然不停地出汗，衣服都湿透了。”经过连续10多个小时的操作，四个人终于在当天22时许完成了重约1600公斤的混凝土的搅拌和浇筑。为了防止水泥冒泡，粟多武每隔2小时还要对新浇筑的水泥墩进行平整。
　　第二天凌晨4时，南极首个重力校准点位终于建成了。
　　校准点位的建立具有重要意义。“科考队的海洋重力仪器，可以随时放置在新建的重力校准点进行校准。海洋重力仪器测量的数据与该点位绝对重力值进行比较，可以进行‘漂移改正’，大大提高海洋重力仪器测量结果的准确性。”粟多武说。
　　南极中山站入冬第一天。早饭过后，风力陡然增强，超过了8级，夹杂着大雪，步行十分困难。
　　在极地的恶劣环境、极端天气下进行科学测量，充满了挑战。2020年2月1日，粟多武在日记里生动地记录了“入冬日历险记”。粟多武回忆，“入冬前一晚，天空澄澈，海面风平浪静，这是狂风暴雪来临前的宁静。”第二天清晨7时许，早饭过后，人们从食堂出来，发现风雪骤临，连行走都十分艰难。大风呼啸而至，仿佛一只巨力之手，撼动着一切。
　　环境恶劣，但连续测量的科研目标不能断。粟多武顶着大风进入工作帐篷开始操作仪器。“帐篷的‘骨架’在大风中不断摇晃，发出巨大的声响，雪花也从吹开的门窗飘进来。那时，我有种帐篷随时会被撕裂的错觉。”那个场景他至今记忆犹新。
　　好在有惊无险。当天，设备上午和下午各运转了3小时，总共获得了6小时的有效数据。测试结果表明，在11级狂风的野外环境下，由中国计量院自主研发的高精度绝对重力仪仍能正常工作，且达到了设计指标。“这也是我国首次在极地恶劣环境下获得的第一手宝贵数据。”粟多武兴奋地说。
　　2020年4月23日，粟多武携第三代绝对重力仪“凯旋”，此次南极科考画上了圆满句号。在这次科考过程中，他每天进行8至12小时测量，在野外连续坚持76天，获得大量一手数据。这次的极地科考，不仅建立了南极的首个重力加速度计量校准点，也是至今全球极地野外绝对重力测量时长最长的一次，填补了我国极区海洋重力量值无法溯源的空白，给海洋重力仪器提供校准值，保证海洋重力测量数据的准确性和溯源性。同时，为我国全球重力参考网的建设提供了高精度数据支持，为极地区域测绘的开展奠定了基础，提升了我国在和平利用极地国际活动中的话语权。
　　“达峰”时刻
　　珠峰大本营附近，海拔5153.6米的高地上，立着珠峰高程测量纪念碑，那里正是珠峰测高的起点。
　　2023年5月，粟多武和团队携带着国产绝对重力仪，在这里进行了超高海拔的绝对重力测量。
　　在珠峰地区进行绝对重力测量的意义是什么？粟多武解释，珠峰高程的测量，是以黄海海平面为基准面的。“把珠峰地区的重力场测准了，能够保证大地水准面模型的精准度，让珠峰的高程测量精准到厘米级。”同时，这也是验证我国自主研发的绝对重力仪在极高海拔环境下的适应性、可靠性的好机会。
　　重力场变化细微，绝对重力仪对测量环境的要求很高。珠峰不仅地理位置特殊，恶劣的气候条件、稀薄的空气，都给绝对重力的测量带来巨大的难度。这也是此前从未有人在珠峰大本营野外进行过绝对重力测量的原因。
　　在抵达海拔5153.6米的目标测量点位之前，粟多武团队先来到了海拔5002.8米的室内点位，“我的印象很深刻，那天是5月20日——世界计量日。”谁知，在调试仪器、进行测量时，绝对重力仪突然闹起了“脾气”——软件采集的气压异常地“跳零”了。
　　粟多武反复查找原因——硬件没坏、连接线也接得完好。问题到底出在哪儿了呢？粟多武盯着气压计，突然灵光一闪。海拔5000多米的高度上，氧气含量只有北京地区的52%，大气压强只有50千帕左右，低至平原地区的一半。“绝对重力仪此前从没在这么低的气压环境下作业过，可能出现了‘高原反应’——软件出了BUG（缺陷）。”
　　粟多武立刻带领技术团队反复进行排查和调整，终于在6个多小时后修补了缺陷、解决了问题，测出了精准的绝对重力值。第二天，他们如期向预设的目标——北纬28.14度、东经86.85度，海拔5153.6米的绝对重力测量点位进发。
　　这个点位海拔更高，测量点位又位于室外，观测条件更恶劣。冷风强劲，还下着小雪，粟多武团队携带着六七个箱子，步履艰难。稀薄的空气让一切都放缓了节奏，科研人员前行几步就要停下来缓一缓。
　　到达点位后，准备工作开始了。平时，调试仪器只需要半个小时就能完成，在这里足足花了两个多小时。当国产绝对重力仪气定神闲地“吐”出一串长长的测量数字时，粟多武悬着的心放下了，随即欣慰地笑出声来——“这是世界上海拔最高的绝对重力测量成果，而且是用咱们自己的重力仪测出的数据！”
　　从“人类禁地”南极，到“地球之巅”珠峰，粟多武见证着我国自主研发的绝对重力仪迈向世界重力测量的制高点。
　　经历过“达峰”的荣耀时刻后，重力测量领域的技术发展并未止步。黑龙江抚远、漠河北极村、山东青岛，都将建设中国计量科学研究院的重力计量实验室，全国各省区市的重力计量参考网也将日益完善。
　　不问寒暑，驰而不息。循着重力计量参考网络的延展，以粟多武为代表的“计量人”，不舍昼夜，向着更广阔的天地探索。