【原】1米有多長,，誰說了算,？

大科技雜志社 2020-11-26

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“米”是大家都要用到的長度單位。你有沒有過這樣的疑問：為什么1米是這么長,，而不是長一點(diǎn)或者短一點(diǎn),？世界上的尺子這么多，有時不同尺子的一米長度或多或少會有一點(diǎn)差別,，那么,，最標(biāo)準(zhǔn)的、永恒不變的1米長度在哪里,？

用身體部位作尺子

米,、升和千克以及不同層級的單位，如毫米,、毫升等是全球通用的計量單位,，被稱為“米制”或“公制”。然而,，在古代相當(dāng)長的時間里,，人們沒有統(tǒng)一的計量標(biāo)準(zhǔn)，不同國家或地區(qū)之間,，甚至不同村落之間就有不同的衡量標(biāo)準(zhǔn),，長度往往以身體部位作為參照，如肘長,、步長,、腳長、手指跨度等,；有的地區(qū)用種子的數(shù)量衡量容量,；谷物或石頭曾作為重量的標(biāo)準(zhǔn)……今天，有些時候,，人們?nèi)匀挥貌介L或肘長來臨時估計一下長度,，在沒有尺的時候非常方便，如估算房屋面積,。

美國日常使用的英尺的英文為“foot”,，原意是“腳”，因?yàn)槠淦鹪从谀_的長度,。

對標(biāo)準(zhǔn)長度單位的渴求

這些衡量方式既雜亂又不精確,，你的肘和我的肘不一樣長,，究竟用誰的呢？各種不公平會隱藏在雜亂的計量標(biāo)準(zhǔn)中,。介于古代的交流范圍比較小，農(nóng)業(yè)社會對精確度的需求也不高,，這些衡量方式大致可以應(yīng)付日常生活所需,，但隨著社會大范圍交流的需求越來越多，各種物資交換越來越頻繁,，加上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，人們對統(tǒng)一度量衡的需求越來越強(qiáng)烈。

那么,，究竟用多長來作為通用的單位,，而且大家都能獲得標(biāo)準(zhǔn)的、永恒不變的長度呢,？

只有美國,、利比里亞和緬甸官方未采用米制，而用英制（以英尺為標(biāo)準(zhǔn)）,。不過國際上也有標(biāo)準(zhǔn)的換算公式,，使多種單位之間自如換算。

米制在中國

在中國,，“計量”曾被稱為“度量衡”,，度即長度，量即容量,，衡即重量,，秦始王一統(tǒng)中國后，曾強(qiáng)制全國使用統(tǒng)一的度量衡單位,，雖然隨著國家的分裂,，度量衡再次混亂，但其中許多方法沿用了兩千多年,。明末清初,，隨著西方文化進(jìn)入中國，米制計量標(biāo)準(zhǔn)也被帶入,。1930年,，中國開始推行米制；從1991年開始,，米制成為中國唯一合法的計量單位,。

“1米”的誕生

今天的米制起源于18世紀(jì)90年代的法國，由當(dāng)時的法國科學(xué)院組織,。研究團(tuán)隊(duì)決定以北極到赤道并經(jīng)過巴黎的這段經(jīng)線長度為準(zhǔn),，確立其千萬分之一的長度為標(biāo)準(zhǔn)長度——1米,。

1米的定義下好了，然而,，這條經(jīng)線長度該如何測量呢,？在18世紀(jì)，測量這么長的距離并非易事,。兩位天文學(xué)家花了6年時間才得到一個確切的數(shù)值,，再通過數(shù)學(xué)家的計算，1米從此誕生了,。

“1米”原器在保險箱中

法國科學(xué)院用鉑金打造了一根非常精確的1米長的金棒,，并將之保存在一個保險箱中，這就是 “1米”的實(shí)體,，被稱為“米原器”,，是制作1米標(biāo)尺的標(biāo)準(zhǔn)參考物。許多國家也獲得了米原器的復(fù)制品,。

容積單位“升”和重量單位“千克”的定義與米的定義在同時期得到確立,，即千分之一立方米的容量為1升，1千克則被定義為1升4℃的水的重量,。圖為國際千克原器,，由鉑合金制造，但現(xiàn)已不再作為千克的標(biāo)準(zhǔn),。

由于精確測量米原器從首端到尾端的距離非常困難,，1889年，國際計量大會重新制作了一個鉑合金米原器,，其斷面為X型,。米重新定義為0℃時該合米原器的長度。

“1米”長度搞錯了

讓人尷尬的是,，后來人們發(fā)現(xiàn),，當(dāng)時的測量值是錯誤的，導(dǎo)致米的長度比正確值短了十分之二毫米,。也許你會想,，反正米的長度是人定義的，長點(diǎn)短點(diǎn)都無所謂,，但6年的測量工作就是為了使米有準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn),。不過，一切都晚了,，此時1米長度的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確定下來,，人們只能將錯就錯，繼續(xù)使用已得出的長度。

測量北極到赤道經(jīng)線長度的天文學(xué)家之一——皮埃爾·梅尚知道測量出錯了,，為了得到正確的數(shù)據(jù),，他直到去世前還在田野里測量。

“1米”在變化

1米標(biāo)準(zhǔn)終于制定下來,，但故事還沒結(jié)束,。時間一長，問題來了,，物質(zhì)總會發(fā)生變化,，即使是鉑金制作的米原器，即使變化很小,，隨著時間的推移，1米的精確度也會越來越低,，那么,，永恒不變的標(biāo)準(zhǔn)就不存在了。很顯然,，人們需要新的1米標(biāo)準(zhǔn),。

“米”的人造物計量標(biāo)準(zhǔn)被放棄

人們再次嘗試了多種方法，但總有不如意的地方,。1個多世紀(jì)的努力之后,，1960年，理想的方法終于被發(fā)明出來了,，那就是光譜法：將氪原子能級間躍遷輻射在真空中的波長的165,0763.73倍定為標(biāo)準(zhǔn)單位米,。也許你完全看不懂這句話的意思，沒關(guān)系,，總之,，這表明，米的長度標(biāo)準(zhǔn)不再依賴于某個人造物件,，而是按照恒定不變的某種自然現(xiàn)象來定義,。