人類對長度和距離的測量曆史悠久，變化也是異常的豐(feng) 富多彩。

從亂進級到十進製

從(cong) 世界範圍來看，度量衡的統一是人類運輸和經濟發展的必然結果。為(wei) 了征稅，需要統一計量，以便開展貿易和商品貿易。我國是世界上較早實行度量衡統一的國家。自公元前359年秦朝商鞅法修改後，統一度量衡律頒布。後來秦始皇統一全國，實行“車同軌、書(shu) 同文”和統一度量單位的政策。

長度的基本單位是規則，大致是普通人從(cong) 手腕到肘部的長度。到目前為(wei) 止，小臂外側(ce) 的骨頭也被稱為(wei) 尺骨。在秦朝，標準尺的長度約為(wei) 23厘米今天。實際上，長度的測量仍然是混亂(luan) 的。用於(yu) 表示長度的其他單位如下：

拃，讀zhǎ，指張開的拇指和中指（或小指）的長度。比如我們(men) 所說的一拃長。

庹，讀tuǒ，成人雙臂左右長。比如兩(liang) 庹長。

還有：五尺曰墨，六尺曰步，七尺曰仞，八尺曰尋，十尺曰丈，一百五十丈曰裏，等等。

隨著社會(hui) 的進步，人們(men) 的活動和交往不斷擴大，需要在更大範圍內(nei) 統一衡量和平衡的標準。一個(ge) 理想的單位製度必須具備兩(liang) 個(ge) 條件：一是基本單位要準確客觀，二是經濟相對科學。

我國統一的長度計量標準雖然建立較早，但並不科學。除基本單位規模外，還有“灘”、“庹”等非標準基本單位。另外，進度很不科學，包括不規則的步驟，如墨、步、任、搜、丈、裏等。在國外，英國的長度製已經流行很長時間了，它的基本單位不僅(jin) 是英尺，而且還有碼，進位也是十進製數，與(yu) 十進製的數製不統一，使用起來也不方便。

建立一個(ge) 更科學的單位製後來落在法國的肩膀上。這是因為(wei) 在18世紀末，法國創造了新的計量標準的客觀條件：

首先，當時法國的計量標準非常混亂(luan) ，每個(ge) 地方都有自己的長度單位。即使在同一個(ge) 地方，不同的行業(ye) 也有不同的單位。長期以來，人們(men) 渴望改革，希望製定一個(ge) 統一的長度標準；但在法國大革命之前，政府的權威還不夠，或者政府對這個(ge) 問題沒有引起足夠的重視。

第二，1789年法國大革命後，新政府高度重視計量單位改革，立即開始改革。

第三，18世紀末，法國出現了一批世界著名的科學家。新政府把改革托付給了這些科學家，使新的單位製能夠牢固地建立在新發展科學的基礎上。

1790年5月8日，法國國民議會(hui) 宣布對計量衡進行改革，並委托法國科學院決(jue) 定如何規範度量衡。法國科學院成立了一個(ge) 委員會(hui) 來處理這個(ge) 問題。該委員會(hui) 由數學家和力學專(zhuan) 家拉格朗日、力科學家和天文學家拉普拉斯、化學家拉瓦西、測量儀(yi) 器設計師德邦達、科學院秘書(shu) 等組成。拉格朗日是委員會(hui) 主席。

委員會(hui) 做的第一件事就是充分利用拉格朗日提出的以十進製為(wei) 標準單位的建議。1790年10月27日，委員會(hui) 決(jue) 定將計量單位定為(wei) 十進製。這樣，計量單位的十進製與(yu) 長期形成數的十進製是一致的，給計算帶來了極大的方便。

從海裏到米

委員會(hui) 做的第二件事是討論長度和質量的單位。他們(men) 決(jue) 定用從(cong) 赤道到北極的百萬(wan) 分之一米作為(wei) 米，百分之一米作為(wei) 厘米，1立方分米的純水作為(wei) 基本質量單位。1791年3月30日，法國國民議會(hui) 通過了這項提案。這些基本單位的編製原則，必須以自然界的客觀量為(wei) 基礎。此後，法國科學院的許多專(zhuan) 家致力於(yu) 標準量的測量和測定。

法國國民議會大廈

之所以采用從(cong) 赤道到北極十分之一米的長度單位，是基於(yu) 這樣的思考：15至16世紀，隨著世界航海事業(ye) 的迅速發展，一種與(yu) 航海密切相關(guan) 的長度單位非常流行，那就是海洋。一海裏大約是地球大圓角度的一分鍾。這對導航非常方便。隻要測量星空與(yu) 原始位置的差值，就可以直接得到距離。新的長度單位也應完全滿足航海的要求，因此大圓的1/4，即赤道到北極長度的1/10百萬(wan) 分之一，被視為(wei) 1米。當時，委員會(hui) 原計劃將直角度從(cong) 90°改為(wei) 100°，但後者未能實現。如果計劃最終實現，沿大圓1°航行100公裏將非常方便。

接下來，我們(men) 需要測量地球子午線的長度。天文學家約瑟夫·德·蘭(lan) 布爾和安德烈·邁尚毅然接受了這一重要任務。他們(men) 同意從(cong) 巴黎出發，背著背行走，完成從(cong) 敦刻爾克到巴黎再到巴塞羅那的地球子午線測量。博學的德·蘭(lan) 布爾從(cong) 巴黎北上，細致的麥尚從(cong) 巴黎南下。一旦他們(men) 到達各自的目的地敦刻爾克和巴塞羅那，他們(men) 就開始測量他們(men) 之間的距離。最後，根據實測數據，他們(men) 算出了一米的長度。然而，當時法國正處於(yu) 資產(chan) 階級革命的狂潮之中，社會(hui) 一片混亂(luan) 。這兩(liang) 位科學家經常冒著被追捕的危險。在巴黎郊區，德蘭(lan) 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，邁尚作為(wei) 法國間諜被拘留。

經過七年的跋涉，德·蘭(lan) 布爾和邁尚終於(yu) 在法國南部的卡爾卡鬆要塞相遇。當他們(men) 帶著調查數據回到巴黎時，拿破侖(lun) ·波拿巴已經成為(wei) 法國的新統治者，法國政局已經恢複穩定。巴黎人民像英雄一樣歡迎他們(men) 。提倡科學的拿破侖(lun) 也對他們(men) 給予了高度評價(jia) ：“勝利就像過眼雲(yun) 煙，但這一成就將永垂不朽。”

巴黎國際科學委員會(hui) 還用純鉑製作了一根一米長的金屬棒，以紀念兩(liang) 位科學家的探索活動。

1812年，法國頒布了“米製”，並於(yu) 1837年起在全國推行，使米製首先在法國生根發芽。

1875年，國際度量衡理事會(hui) 在巴黎召開會(hui) 議。法、德、美、俄等17國政府代表共同簽署了《公製公約》，同意成立國際度量衡局，承認公製是法國大革命誕生的最大科學事業(ye) 。“米”被確定為(wei) 國際標準長度單位，一直沿用至今。

從“檔案米”到光波米

不幸的是，從(cong) 事測量工作的天文學家犯了一個(ge) 小錯誤，導致1米的長度比規定長度短了0.02毫米。後來，通過精確的衛星測量，人們(men) 發現從(cong) 地球極點到赤道的經度為(wei) 100022.9萬(wan) 米，而不是梅尚測量的1000萬(wan) 米。也就是說，1米的標準長度單位比規定長度短0.02毫米。著名科普作家肯·奧爾德曾在《萬(wan) 物衡》雜誌上披露，當麥尚回到巴黎時，他發現自己的測量有誤，因為(wei) 他在同一個(ge) 地方的兩(liang) 個(ge) 測量不符。這個(ge) 錯誤造成的內(nei) 疚讓梅尚日夜不安，精神瀕臨(lin) 崩潰。為(wei) 了改正錯誤，他又到野外測量，在測量的途中死於(yu) 瘧疾。

1799年，法國科學家根據測量結果製作了一根橫截麵為(wei) 3.5mm×25mm的鉑金棒，棒兩(liang) 端的距離定為(wei) 1m，交法國檔案館保管。因此，這種鉑金棒也被稱為(wei) “文件米”。這是“米”的最早定義(yi) 。

由於(yu) “檔案米”變形嚴(yan) 重，1872年放棄了“檔案米”的定義(yi) ，采用鉑銥合金（90%鉑和10%銥）作為(wei) 長度單位。原始米器是根據“檔案米”的長度製作的。當時共製作了31件，橫截麵大致呈X形。“檔案米”的長度被刻在尺子的凹槽（中性麵）上，兩(liang) 條線的寬度為(wei) 6-8微米。

1889年，在第一屆國際計量大會(hui) 上，國際計量局認證的31米中最接近0℃時“檔案米”第6號米原器被選為(wei) 國際米樣機。作為(wei) 世界上最權威的長度基準，它被保存在巴黎國際計量局的地下室，其餘(yu) 的標尺作為(wei) 輔助標尺分發給參與(yu) 國。按慣例，當環境氣溫為(wei) 0℃時，原表兩(liang) 端與(yu) 中線的距離為(wei) 1米。

1927年，第七屆國際計量大會(hui) 對計量的定義(yi) 作了嚴(yan) 格的規定。除溫度要求外，還提出原儀(yi) 表必須保持在1標準大氣壓下，並對其放置方法作了具體(ti) 規定。

但是，以米為(wei) 客觀標準存在著材料變形、測量精度低（僅(jin) 0.1微米）、難以滿足計量等精密測量的需要等缺點。另外，如果原來的米器損壞，就沒有複製的依據。特別是複製品很難保證與(yu) 原米具完全一致，這給使用國帶來了困難。因此，以自然量價(jia) 值為(wei) 單位基準的思想一直是人們(men) 所向往的。

20世紀50年代，隨著同位素光譜光源的發展，發現了寬窄的氪86同位素譜線。隨著幹涉技術的成功，人們(men) 終於(yu) 找到了一種不易破壞的自然標準，即以光波長為(wei) 單位的自然標準。

1960年，第十一屆國際計量大會(hui) 對米的定義(yi) 作了如下修改：“米的長度等於(yu) 氪86原子2p10和5d1能級躍遷真空輻射波長的1650763.73倍”，這一自然基準性能穩定，不存在變形問題，是一種理想的測量方法易於(yu) 複製，精度高。1963年，我國建立了氪86同位素長度基準。儀(yi) 表定義(yi) 變更後，原儀(yi) 表仍保留在國際計量局。

“火星氣候探測者”號

隨著科學技術的進步，自20世紀70年代以來，對時間和光速的測量已經達到了非常高的精度。因此，在1983年10月於(yu) 巴黎舉(ju) 行的第17屆國際計量大會(hui) 上，通過了一個(ge) 新的米的定義(yi) ：“米是光在真空中以1/299792458秒的時間間隔行進的長度。”

用新的米定義(yi) 取代了基於(yu) 譜線波長的米定義(yi) 。

從“自家米”到“國際米”

采用國際單位可以使我國更快地與(yu) 國際科學界、工商界接軌，是一個(ge) 國家對外開放的標誌。

1908年，清政府製定了該製度的規模和實施條例。國際權威局應邀生產(chan) 鉑銥合金和鎳鋼合金原輔材料，次年生產(chan) 並運回中國。1928年，頒布了《計量衡算法》，規定以“萬(wan) 國公製”為(wei) 標準體(ti) 係，並臨(lin) 時以“市場製”為(wei) 過渡輔助體(ti) 係，1公尺為(wei) 3市尺，1公升為(wei) 1市升，1 公斤為(wei) 2市斤。城市體(ti) 製的改革適應了人們(men) 的生活習(xi) 慣，與(yu) 公製的轉換很簡單，逐漸為(wei) 公眾(zhong) 所接受。1949年以後，市政係統在全國範圍內(nei) 普及。

1984年，我國發布命令，根據國際單位製和一些非國際單位，采用法定單位。當時，考慮到公眾(zhong) 的習(xi) 慣，中藥方劑的計量仍保留在市場上；1979年1月1日，中藥方劑計量開始采用公製。自1991年1月1日起，法定單位製成為(wei) 我國唯一的法定計量單位。

到目前為(wei) 止，世界上224個(ge) 國家和地區，大多采用國際單位製，隻有美國、緬甸和利比裏亞(ya) 仍堅持采用英製，拒絕使用公製。後兩(liang) 個(ge) 國家可能是由於(yu) 習(xi) 慣問題，而美國拒絕它作為(wei) 科技、工業(ye) 和教育的領導者。

不過，美國為(wei) 此也付出了代價(jia) ，除了大量單位轉換給教學和交流帶來不便外，也造成了巨大損失。1999年，美國宇航局的“火星氣候探測者”號，按照科學家的預測，它距離火星比科學家預測的近了60英裏（96千米）左右。。這不是因為(wei) 時空關(guan) 係的問題，而是火星氣候探測者”號研製過程中兩(liang) 個(ge) 測量單位之間的矛盾。美國宇航局的科學家在計算中使用公製單位（如米和厘米），但提供導航軟件的洛克希德馬丁公司的工程師卻使用了英製單位，如英尺、英寸等。因此，由於(yu) 測量單位的失誤，耗資8000萬(wan) 英鎊、的火星氣候探測者”號最終還是“葬身”在了火星的表麵。



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