长度计量基本单位——“米”的定义及其复现

　　1　引言

　　古今中外,在经济发达和科学技术进步的国家和社会中,其度量衡或现代的计量学都是最先进的.早在中国发达的秦朝,就统一了中国的度量衡.我们的祖先在几千年以前就寻求利用自然界物理规律来确定度量衡单位的基准.如利用“黄钟律管”[1]作为中国原长度单位“尺”的基准.“黄钟律管”是以它的共振频率(波长)作为基准,这与当今“米”的定义是一致的.由于封建社会在华夏大地统治的时间太长,再加上近二三百年来外国的侵略,我们祖先在科学技术上的发明创造没有保留下来.由于经济落后等原因,使华夏子孙的聪明才智没有得到很好的发挥.从中华人民共和国成立起,我国开始发展当代的计量科学技术,建立新型计量单位制.到20世纪80年代,我国的计量科学技术在国际上已居于第4或第5位[2].

　　今天的计量单位是在1960年第10届国际计量大会上正式通过的并统一命名为“国际单位制”,其符号是“SI”,是法文“Le Systeme Internationld’Unites”的缩写.国际单位制中有7个基本单位,它们是长度单位“米”(m)、时间单位“秒”(s)、电流单位“安培”(A)、温度单位“开尔文”(K)、质量单位“千克”(kg)、物质的量单位“摩尔”(mol)、发光强度单位“坎德拉”(cd),而平面角的单位弧度(rad)和立方体角的单位球面度(sr)是国际单位制中的辅助单位.由7个计量基本单位的导出单位和暂时与国际单位制并用的单位构成了现代社会科学技术以及人们日常生活使用的一切计量单位。

　　从度量衡发展到今天的计量学,是建立在物理学发展的基础上,随着技术科学与经济发展的需要而不断进步的.18世纪,由于蒸汽机的发明与应用,推动了当时力学与热力学的进步,产生了力学计量与热力学计量.19世纪电的发明与应用,诞生了电学计量.到了20世纪初,普朗克(Planck)定律ΔE=hν确定了能量最小单位,在此基础上发展了量子物理,量子物理学的应用开创了量子计量.

　　2　“米”定义的前两次更新

　　古老的中国,在4 000年之前就已利用“黄钟律管”的共振频率作为长度单位“尺”的基准.在18世纪的欧洲,人们还用脚长、肘长等等作为市场交易的临时标准[3].蒸汽机的发明,牛顿力学与热力学的发展和应用导致了欧洲工业革命.机械制造业的进步需要长度单位尽快统一.1875年国际米制公约的建立改变了欧洲长度单位不统一的混乱局面.当时规定了以通过巴黎地球紫外线波长的1/(4×107)来定义“米”的长度.

　　19世纪末,机械制造业迅速发展,1875年定义的“米”的精度已满足不了当时的要求.所以,在1889年的国际计量大会上通过了用铂铱合金米尺两条刻线间的距离作为1 m的定义值.一支编号为No.6的铂铱合金米尺称为“国际米原器”.参加米制公约的国家都有一支同样的铂铱合金米尺,定期与“国际米原器”进行比对,以保证在一定精度范围内国际间长度单位———“米”的一致性.这是“米”定义的第一次变更.