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“米”从哪里来?

米从哪里来?

我想,这个

得问袁隆平爷爷……

  ☟☟☟

图1 袁隆平

当然我们今天讨论的

肯定不是吃的“米”

而是国际单位制基本

长度单位——米(meter)!

单位米在我们的生活中使用广泛

举个栗子

珠穆朗玛峰裸高8844.43米

广州塔高610米

小编身高两米

等等

……

混乱的单位制

【尺】

中国最初的尺指的是一般成年男性

伸展的拇指和中指之间的距离

这个长度大约是20厘米

也就是我们常说的“一拃”或“一捺”

但是因为个体的差异

导致这个长度并不一致

【黍】

古代一种草本植物

一个纵黍为一分,一百黍为一尺

《核舟记》著:“舟首尾八分有奇,高可二黍许。”

“二黍许”,即“二分左右”。

十分为一寸

【咫】

咫:八寸 

成语“咫尺天涯”

比喻距离虽近,像远在天边一样

电影《你的名字》

【匹】

匹:四丈

绢以四丈为一匹

《卖炭翁》著:半匹红绢一丈绫,系向牛头充炭直

“半匹”即“二丈”

【仞】

仞:古代以七尺或八尺为一仞

《愚公移山》有“太行、王屋二山,

方七百里,高万仞。”

“高万仞”形容“太行、王屋二山之高”

除此之外

还有使用自己的身体作为丈量工具的传统

三千多年前

古人用前臂作为长度单位叫“腕尺”

公元前6世纪

古人将一个人向两侧伸展手臂

两个中指尖的距离定为长度单位1呎

古罗马凯撒大帝时代

把罗马士兵行军时的1000双步定为1哩

公元8世纪末

罗马帝国的查理曼大帝把他一只脚长定为1呎

9世纪

撒克逊王朝亨利一世规定

他的手臂向前平伸

从鼻尖到指尖的距离定为1码

10世纪

英国国王埃德加把他的

拇指关节之间的长度定为1呎

(小编:他们是不是换一个皇帝就得重新量一下……)

相传我国古代大禹治水时

曾用自己的身体长度作为

长度标准进行治水工程的测量

唐太宗李世民规定

以他的双步

也就是左右脚各走一步作为长度单位

叫做步

并规定一步为五尺

三百步为一里

后来又规定把人手中指的

当中的一节定为1寸

唐太宗李世民

到了18世纪

人们开始感到这种用

人体作为长度标准缺点很多

迫切希望找到一种长度

固定不变的度量单位

于是终于想到了利用——??

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地球

米原器

1789年法国大革命胜利后

具有革命思想的著名科学家拉格朗日

当选为法国度量衡委员会主席

在他全力推动下

法国相关当局规定

把经过巴黎的地球子午线

也就是经线长的四千万分之一定义为1米

(即地球子午线的四千万分之一)

通俗地说

1米是从地球北极点到

赤道距离的一千万分之一

他们将这个单位称之为mètre

后来演变为meter

(中文译成“米突”或“米”)

那么问题来了

子午线有多长呢?

天文学家约瑟夫·德朗布尔

安德烈·梅尚两位大佬

他们约定从巴黎出发

背向而行

共同完成从敦刻尔克到巴黎

再到巴塞罗那这一段地球子午线的测量工作

博学多才的德朗布尔从巴黎向北走

细致认真的梅尚从巴黎往南走

一旦两人到达各自目的地——敦刻尔克和巴塞罗那

就开始测量彼此间距离

最后根据测量数据进行计算

以得出1米的长度是多少

经过7年的跋涉

经历战争动乱重重艰险的

德朗布尔和梅尚终于在

法国南部要塞卡尔卡松会合

他们带着勘测资料返回巴黎时

拿破仑·波拿巴已成为法兰西新统治者

所以巴黎群众能够像迎接英雄一样欢迎他们

崇尚科学的拿破仑也给予他们极高评价

“胜利如过眼烟云,

但是这项成就会永存于世。”

设在巴黎的国际科学委员会

还用纯铂制成一根1米长的金属棒

来纪念两位科学家的探险活动

法国度量衡委员会采用

两位科学家的测量结果

用铂铱合金制成一根横截面为H型的

标准米尺作为原器存档

委员会还决定

法国从1812年颁布施行“米制”

并于1837年在全国强制推行,

使米制率先在法国扎根

1875年,也就是米制诞生后80年

国际度量衡委员会在巴黎开会

法、德、美、俄等17国政府代表

共同签署了《米制公约》同意成立国际度量衡局

并公认米制是在法国大革命中诞生的

一项最伟大的科学事业

确定米为标准国际长度单位

一直沿用至今

遗憾的是

从事测量工作的天文学家出现了小小失误

导致1米的长度比定义中的长度缩短了0.02毫米

后来,人们通过卫星的精确测量发现

从地球极点到赤道的经线

长为10,002,290米

不是梅尚测量的10,000,000米

就是说长度标准单位1米

比规定的长度短了0.02毫米

(加个炫酷的头衔)肯·奥尔德认为

这种误差是测量仪器表面细微磨损造成的

然而,即使没有测量误差

梅尚和德朗布尔所制定的目标也无法实现

因为他们认为地球是规则球体的假设是错误的

地球不是标准球体

它的表面还有高低起伏

随便加一铲土都会对结果造成影响

同位素波长

人们认识到以实物为基准的标准米尺

越来越难以满足精确测量的需要

于是一种不会损坏的自然基准便应运而生

1960年第11届国际计量大会上

科学界重新对米进行了定义

新标准规定

在真空中

氪86(氪一种同位素)发出各向

同性的橙色光波长的1,650,763倍为1米

较之铂铱合金标准米尺,它更为准确。

用波长当尺既方便又准确

用氪86当尺精确度可以达到 0.001微米

大约相当于一根头发直径的十万分之一

世界各地都可以制造氪灯

就不必去国际计量局核对米尺


光传播距离

随着时代的发展,激光出现了

相比而言,氪灯就逊色多了

用激光的波长当尺

从理论上推算可以比

氪86同位素灯准确100万倍

1969年用激光测量地球和月球之间的距离

长达38万多千米

误差只有几米

激光是一把上天下海的好尺子

用起来得心应手,精巧准确

所以在1983年10月

联合国度量组织

在巴黎举行会议

规定了新的“米”的定义

即把光在真空中299792458 分之一秒

所走的距离定为一个标准米

近几年来

各种激光尺已经相继问世

如激光比长仪、激光二坐标仪等等

用自然光波波长来定义长度的基本单位

不仅使“米”更具时代精神,更准确

也更适应科学技术发展的需要

所以被科学界视为

计量科学史上的一个里程碑

美编:罗钰钦

校对:张   崧

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