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第57章 關于米的對話（第1頁）

作者提醒：不喜歡物理學的讀者請跳過此章。

周末。

吃了晚飯，二狗和高建、周潔、韓剛在客廳裡聊天。前幾天關于長度單位”米“的由來問題，二狗把高建問住了。高建回去查了許多資料，他說今天基本上可以回答二狗提出的這一問題了。下面是他們的對話。

“誰規定了米的長度？”二狗問。

“米隻是翻譯成中文的叫法。它是一個外來的量。它最早起源于法國，在法文裡叫mètre。中國古代是沒有米這個長度單位。”

“這個不重要，重要的是米為什麼是這麼長？”二狗道。

“要弄明白這個問題，其實要弄明白長度問題的發展曆史。”高建說。

“我能想像出來，人類在進化的過程中需要對長度進行量度。比如：行軍打仗需要知道走了多少路，做個衣裳需要知道用多少布，蓋個房子需要知道用多高的門。”

“是的，古代的日常生活和貿易活動中也需要對各種長度進行測量，因此需要一個用來測量的标準物。不光是長度、還有面積、體積、質量、時間等。長度隻是度量标準中的一個而已。你學過的《幾何》學，就是從丈量土地的技術發展起來的。”

“我也能夠想像，在不同的地區，不同的國度，人們用來測量長度的工具和單位是不一樣的。從曆史上看，我們國家以前的長度單位是很亂的，隻到秦始皇統一華夏才将度量的單位統一起來。”二狗道。

高建接着說：“是的，秦人的尺大緻是普通人從手腕到肘部的長度，相當于今天的大約23厘米。古人定義長度的标準先是用人體的部位來定，就像數數的進制用十個手指來定。比如你針灸上用的寸就是大約一個姆指的寬度。古人還用拃、庹、步、尋、仞等，都是如此。”

“關鍵是用人體的部位來确定長度它是變化的，不用說不同的人，就是同一個人也會變化。雖然有時候采用這種相對長度有好處（比如針灸定穴位），但是大多數的時候是會造成混亂的。計量的誤差會很大。如果就規定是用秦始皇的肘來定義尺，那倒是确定的，不過他死後，如何保存他的肘就是個問題了，因此不能長久。”二狗道。

“肘是變化的，但是當一個人的肘一旦被定為标準，就可以用其它的東西來等價地表示，比如完全可以用青銅制造一個标準的尺作為标準。”

頓了頓，高建接着說：

“用人體的部位作為長度的标準不僅在華夏如此，在其它國家也是一樣的。公元前6世紀，古希臘人找來美男子庫裡修斯，以他雙手伸開時，兩手中指尖的距離為長度标準，按華夏的翻譯也稱一尋。古羅馬凱撒大帝時代規定，把羅馬士兵行軍時的兩千步定為1哩，即羅馬裡，後來英國人沿用至今，便是英裡的由來。公元九世紀，英皇亨利一世在位時，組織大臣們讨論一碼究竟應該為多長。大臣們為此争論不休，各說各的理。亨利一世急了，他沒想到這麼簡單的問題，大臣們居然可以鬧得不可開交。他一拍大腿，說道：全都不許鬧，一碼就是我鼻尖到食指尖的距離。于是，碼的标準便伴随着亨利一世的怒氣誕生了。德國人顯然要更嚴謹一些，他們認為腳的長度因人而異，具體使用時，人們基本都是依據自己的腳長來計算長度，這樣誤差太大。于是在16世紀，他們找了16個從教堂出來的男子，将他們左腳的長度加在一起，再除以16，求得平均腳長。這樣才誕生了我們現在使用的英尺标準。你可以從英尺的英文單詞foot看出，它和腳是同一個詞。”

二狗接道：“用人體的尺寸作單位就算是有德國人的嚴謹性，但是它有一個關鍵問題是各單位之間不好換算，它們并不是整進制。比如華夏國的一拃和一庹、一步，就無法說清楚他們之間如何換算。”

“各國人在定義長度的時候都差不多，起初并未考慮各種長度之間準确的換算關系，比如英國人定義的英尺最先的規定是一個成年人的腳長，這和亨利一世定義的碼也一樣沒法換算。英寸的原标準是十世紀英王埃德加的拇指關節長度。但到了14世紀，英皇愛德華二世頒布“标準合法英寸”，即從大麥穗中選取三粒最大的麥粒排成一行的長度就是一英寸。這些規定雖然确定了長度的單位标準，但是其随意性和混亂性是非常明顯的。不同單位之間也沒辦法換算。”高建道。

“華夏國的長度單位在秦時，大概有了進制的關系體系，比如，秦朝的長度标準單位是尺，由尺再細分為寸、分、厘、毫，都是十進制。又如再由尺放大可以誕生其它的單位，如：五尺曰墨，六尺曰步，七尺曰仞，八尺曰尋，倍墨曰丈，倍尋曰常，一百五十丈曰裡等等。這樣，長度雖然由人體而來，但是最後還是脫離了人體，産生了其它派生出來的單位。”二狗道。

“不僅華夏，其它民族也是一樣的。比如英制長度單位中：1碼=3英尺，1英尺=12英寸，1760碼=1英裡。這些都是能換算的，不過不是十進制，比較麻煩。”高建道。

“就算能換算，問題還是存在的。因為各個民族、不同地區、不同行業的長度标準都不一樣，在國際貿易中，難以換算。另外，測量長度的标準工具隻能有一個，否則，如果其中一個工具變長了些，都弄不清是這個長了，還是那個短了，甚至可能是這個長的多些而另一個長的少些，更甚至也可能是這個短的少些那個短的多些。”二狗像是在說繞口令。

“是啊，所以需要一個長度比較确定不變的東西作為長度的标準工具。這個事情法國做的比較早。這裡面的故事很多，但是簡單地說，他們把通過巴黎的由赤道到北極的子午線全長的千萬分之一定義為長度的标準單位1米，其它長度單位以米為标準進行十進制換算。他們認為地球子午線的長度是不會變化的。後來這一規定逐漸在全世界推廣開來，這就是米的由來。”高建道。

“能說說那些有趣的故事嗎？”

“1790年5月8日，法國國民議會宣布對計量衡進行改革，并委托法國科學院決定如何規範度量衡。法國科學院成立了一個委員會來處理這個問題。該委員會由數學和力學專家拉格朗日、力學和天文學家拉普拉斯、化學家拉瓦西、測量儀器設計師德邦達、科學院秘書等組成。拉格朗日任委員會主席。

委員會首先采用了拉格朗日提出的以十進制為标準單位的建議。1790年10月27日，委員會決定将計量單位定為十進制。這樣，計量單位的十進制與長期形成的數的十進制是一緻的，這給單位換算帶來了極大的方便。

接着，他們讨論了長度和質量的單位。他們提出采用從赤道到北極的子午線長的千萬分之一作為米，十分之一米作為分米，1立方分米的純水作為基本質量單位。1791年3月30日，法國國民議會通過了這項提案。此後，法國科學院的許多專家緻力于這個标準量的測量和測定。

之所以采用從赤道到北極千萬分之一作為長度的基本單位，是基于這樣的思考：15至16世紀，随着世界航海事業的迅速發展，一種與航海密切相關的長度單位非常流行，那就是海裡。1海裡大約是地球大圓角度一分對應的弧長。這對導航非常方便。隻要測量星空與原始位置的角度差值，就可以直接得到距離。新的長度單位也應方便航海的要求，因此大圓的14，即赤道到北極長度的千萬分之一，被視為1米。當時，委員會原還計劃将直角度從90°改為100°，這樣地球大圓的每1度對應的弧長就是100千米。這會給航海帶來極大的方便，但是未能實現。”

“如果實現，那現在的周角就是400度了。”二狗插話道。

“是的。”高建繼續講述。

“接下來，他們就需要精确測量地球子午線的長度。天文學家約瑟夫·德·蘭布爾和安德烈·邁尚毅然接受了這一重要任務。他們同時從巴黎出發，相背而行，博學的德·蘭布爾從巴黎北上，細緻的麥尚從巴黎南下。他們到達各自的目的地敦刻爾克和巴塞羅那後，就開始測量他們之間的距離。最後，根據實測數據，他們算出了一米的長度。然而，當時法國正處于資産階級革命的狂潮之中，社會一片混亂。這兩位科學家經常冒着被追捕的危險。在巴黎郊區，德蘭布爾多次避開狂熱分子的追擊，幾次差點被送上斷頭台。在法國和西班牙的激戰中，麥尚作為法國間諜被拘留。

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