在“米”誕生之前,人類怎樣測量 (2005-08-19)
發布時(shí)間:2007-12-04
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來(lái)源:青年參(cān)考
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俗話說,沒有規矩,不成方(fāng)圓,由此可見標準的重要性。但若了解了某些標準在製定之初(chū)的隨意,標準的權威難免就要大打折扣??在容積、重量、長度等標準中,長度標準的確定(dìng)是最早的(de),也是最為隨意的。 馬屁股也製約(yuē)今天的火箭助推器
關於馬屁股有(yǒu)一個經典的段子。
現代(dài)鐵路的鐵軌(guǐ)間距是4英尺8點(diǎn)5英(yīng)寸,鐵(tiě)軌間距采用(yòng)了電車輪距的標準(zhǔn),而電車輪距的標準則沿(yán)襲了馬車的(de)輪距標準(zhǔn)。
馬車的輪距為何是4英尺8點5英寸?原來,英國的馬路轍跡(jì)的寬度(dù)是4英尺8點5英(yīng)寸。如果(guǒ)馬車改用其他尺寸的輪距(jù),輪子很快就會在英國的老馬路上撞壞。
英國馬路的轍跡寬度又從何而來?這可以上溯到古羅馬時期。整個歐(ōu)洲(包括英國)的老路都(dōu)是羅馬人為其軍隊鋪設(shè)的,4英尺8點5英寸正是羅馬戰車的寬度。
羅馬戰車的寬度又是(shì)怎麽來的?答案很簡單,它(tā)是牽引一輛戰車的兩匹馬的屁股的總(zǒng)寬度。
段子到這裏還沒有(yǒu)結束。美(měi)國航天飛機的火箭助推器也(yě)擺脫不了馬屁股的糾纏???火箭助推器(qì)造好之後要(yào)經(jīng)過鐵路運送,而鐵(tiě)路上必然有一些隧道,隧道的寬度又是根據鐵軌的(de)寬度而來。代表著尖端(duān)科技的火箭助推器的寬度,竟然被兩(liǎng)匹馬的屁股的總寬(kuān)度決定了。 英尺是一個(gè)成人的“腳丫子”
古代,人體的某(mǒu)些部分,都是製定長度標準的重要依據。
最早有記(jì)載的人為標準來自古埃及(jí)。埃及人曾用質地堅硬的花崗岩製作了一根長度標尺,它的長度是法老的小臂(肘到中指)的距離,因此(cǐ)又叫“腕尺”(cubit)。雖然這個標準確定得相當(dāng)隨意,卻解決了重要問題,比如:金字塔的準確施工得到了保證。
古希臘人崇尚人體美,他們找來美男子庫裏修斯,以(yǐ)他雙手伸(shēn)開時兩手中指指尖(jiān)的距離為長度標準,稱為“一潯”。在古羅馬,愷撒大帝以(yǐ)軍隊行(háng)軍時行走2000步為一“羅馬裏”。後來被英國人沿用,這便是“英(yīng)裏”。
公元9世紀,英(yīng)皇亨利一世在位時,組織大(dà)臣們討論(lùn)“一碼(mǎ)究竟應該多長”,大(dà)臣們為此爭論不休,各說各的理。亨利一世急了,一拍大腿說:全(quán)都(dōu)不許鬧,一碼(mǎ)就是我鼻尖到食指(zhǐ)尖的距離。於是,“碼(mǎ)”伴隨著亨利一世的怒氣誕(dàn)生了。
英寸的標準是10世紀英皇埃德(dé)加(jiā)的拇指關節的長度。到(dào)了14世紀,英皇愛(ài)德華二世頒布“標準合法英寸”,從大麥穗中選取(qǔ)3粒最大(dà)的麥粒排成一行,其長度就是一英寸。
英尺起初是一個成年人的腳長。但德(dé)國人並不滿意(yì)這種隨意性,他們認為腳的長度因人而異,人們都依據自(zì)己的腳長來計算長度(dù)誤差太大。於是,在16世(shì)紀,他們找了(le)16個男子,將(jiāng)他們左腳的長度加在一起再除以16,求得平均(jun1)腳長,這就是現在的“英尺”。 秦始皇(huáng):王侯身體部位的“終結者”
隨意定義長度標準的並不僅限於老外,中國的情況也基本類似。史書記載,在遠古時期,中國人便“布手知尺”、“身高為(wéi)丈”、“邁步定畝”。古人中(zhōng)指中節之長被定義為(wéi)“一寸”,直到現在,中醫的(de)針灸還沿用這個標準。
中國最早的長度標尺是安陽殷墟(xū)出土的商尺。這把骨尺由獸骨磨成,長17厘米,上麵標刻著(zhe)等(děng)長的10個(gè)單位。
到了春秋戰國時期,各國諸侯各自(zì)定義自己領土內的長度標準。這個王的手掌,那個王的小腿,都紛紛派上(shàng)用場(chǎng),使得長度標準極為混(hún)亂,給國與國之間的交流造成了極大不便。到秦始皇統一度量衡(héng)時,王侯(hóu)的(de)身體部位才退出曆史舞(wǔ)台。 “米”取代“屁股”和“小腿”
如果沒(méi)有法國人,今(jīn)天的(de)人們很難(nán)擺脫“馬屁股”和“小(xiǎo)腿”帶來的(de)尷尬。當今世(shì)界廣泛采用的長度單位是“米”,米製最終得以確定,不能不感謝法國人。
法國大革命(mìng)勝利後,具有革命思想的科學家拉格朗日,於1791年被選為法國度量衡委員會主席。在他的推動(dòng)下,法國當局規定:把經過巴黎的地球子午線的四千萬分之一(yī)定義為“1米”。
使用與地球關聯密切的(de)長度單位,自然比“馬屁股”和“小腿”高(gāo)明許多。但(dàn)問題是,如何知道地球經線的長度呢?天文學家約瑟夫?德朗布爾和(hé)安德烈?梅尚接受了(le)這一艱巨任務。在當時歐(ōu)洲的狂熱革命(mìng)與紛飛戰火中(zhōng),兩位科(kē)學家(jiā)冒著生命危險,開始了細致的勘(kān)測工作。
7年後,德朗布爾和梅尚(shàng)帶著勘測資料回到(dào)巴黎。法國度量衡(héng)委員會根據兩位科學家的測量數量,用鉑銥合金製成了一把標(biāo)準米尺,這就是(shì)我(wǒ)們常說的“米原器”。1812年,法國開始實行米製。1875年,國際度量衡委員(yuán)會(huì)在巴黎召開會議,法、德(dé)、美、俄(é)等17國政府代表共同簽署了《米製公約》,米製成為國際通行的長度(dù)標(biāo)準。
隨著科(kē)學技術對長度(dù)標準(zhǔn)精確度的要求越來越高,米原器越來越不能滿足需要。於是,一種更加精(jīng)確的(de)自然基準應運而生。1960年,在第11屆國際計量(liàng)大會上,科學(xué)界重新規(guī)定了(le)米的標準:在(zài)真空中,氪86(氪的一種同位素(sù))發出各向同性的橙色光(guāng)波長(zhǎng)的1,650,763倍為1米。
然而,氪86的光波長度很難(nán)獲得,各國在使用過程中感到並不方便(biàn)。於是,人們想到了在真空中恒定不變的光速。1983年,國際計量局(jú)重新定(dìng)義了“米”:真空中的光,在299792.458分之一秒內(nèi)通過的行程長度為(wéi)1米。這個標準被一直沿用至今。