分享

187 严谨:一米到底有多长?

 找不着北找南 2018-04-27

要预告下近期的内容了,我们先从“测量”这个话题说起,然后会说到大学与科学院的来历,最后讲一连串的明清时的中国文化和西方科学碰撞的历史。


上图:符合CIPM MRA计划的实验室所用的标识 (国际计量委员会简称CIPM) 中图:国际计量局的标志 下图:国际计量局


如果秉持科学精神,存在范围就是测量的边界。测得越宽,世界越大,测得越准,世界越细腻。测量标准化方面工作现在是由国际计量局负责。

《国际单位制》手册封面


以下是国际单位制的七个标准单位和与他们对应的常数,这些常数现在已经用来定义标准单位,但最初大部分基本单位都是用实际物体标注的。


新国际单位制中,七个基本单位(彩色)和七个基本物理常数(灰色)之间的关系


比如“米”这个单位最初是通过地球尺寸做出的定义,那时候法国科学院要测定1°纬度有多远是通过测量最北的敦刻尔克,和最南的巴塞罗那来验证的。


上图:让·巴蒂斯特·约瑟夫·德朗布尔 组织考察队从法国敦刻尔克钟楼出发,米标准测量子午线弧的北端;下图:皮埃尔·弗朗索瓦·梅尚 负责从巴塞罗那的蒙特惠奇堡出发,为米标准所测子午线弧的南端,他们在中途会师


但最准确的测量还是法国科学院组织的一场声势浩大的测地活动,两支队伍一个往北极出发, 一个去了南美洲。


法国科学院组织两支队伍分别奔赴北极和秘鲁,实验目的是测1°的纬度有多远。上图左:领队皮埃尔·路易·莫佩尔蒂 上图右:副领队安德斯·摄尔修斯;下图左:领队皮埃尔·布格 下图右:副领队查尔斯·玛丽·德·拉康达明


当时人们想知道地球如果不是完美圆球体的话,那它到底有多扁?这段测地的故事非常曲折,感兴趣的读者可以参考昨天得到App的第187期内容。



1800年的版画,描述了当年11月4日新的十进制单位成为全法国的法定单位


米制单位系统在法国推行之初阻力很大,连最初盖章同意的拿破仑后来都反悔了,不过相比当时混乱至极的单位制,统一的方式更好用,大约在1800年左右,法国广大民众也接纳了米制。


拿破仑时期一米的标准:一米等于地球大圆的四分之一的一千万分之一,也就是从赤道到北极距离的千万分之一。


上图:1874年制作米原器;下图:1889年国际计量局改良第一代米原器的设计,制作了X形铂铱合金棒,作为1889年-1960年间衡量米的标准


人类文明高低有一个指标可以用来衡量,就是抽象化的程度。如果一个定义不借助于任何实体存在就能描述准确,这也代表着人们在测量行为上抽象化程度提升了。


1983年激光技术迅猛发展,那时把光在真空中行走1/299792458秒所经过的距离当作1米


所以米后来用光速来定义就是一种更高级的定义。


千克也是如此,不过作为上一代标准,现在这些实物仍然在使用。


国际千克原器就是千克,以铂铱合金制成,现存放于法国的国际计量局(BIPM)


图为各原器随时间的质量变动,其中K21–K40为各国的国家原器,K8(41)号原器被偶然地标成了41号,但它的配件都带有正确的编号8。由于并没有被标为8号的原器,这个原器就被称为8(41)号与K32为IPK的复制品。所有质量变动都是相对于IPK的。1889年的原值偏移量都被相对于IPK地零化。以上的量度都是相对的;并没有可以判定以上哪个原器是相对于大自然最稳定的历史数据。很有可能地,在这100年间所有原器的质量都增加了,而K21、K35、K40及IPK只是比其他的增加得较少而已


主要是因为在不那么精确的场合下,它们够用,测量时足够便宜。今天得到App的第188期会为你详细解读:1千克到底是多少?


质量基准单晶硅球,重量1kg,原子数的误差小于10^-13,用來「标定」阿伏加德罗常数






    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多