一米有多长,一公斤有多重?——兼论凝聚态物理在国际标准单位制中的关键作用
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摘要: 你知道现在用来测量长度和质量的单位,米和千克,是怎么来的吗?其实,它们最早起源于1799年法国巴黎人创立的公制系统。巴黎人将从北极经过巴黎到赤道的子午线的长度分成一千万份,并把每份的长度定义为一米;然后再将一米分成十份,每份的长度就是分米,从而形成了十进制的长度单位。以长度单位为基础,进一步可以定义面积和容量的单位。他们将每立方分米在4℃时蒸馏水的质量定为一千克。以此为标准,用铂金制作了两个标准器件,作为长度和质量的标准原器(图1),这样就有了大家都可以共同参考的计量标准。而时间是根据每一天作为标准,把一天分成24小时,每小时60分,每分钟60秒。换句话说,时间单位秒被定义为每天的86400分之一。如此,我们就有了米—千克—秒的公制系统。地球的子午线长度原则上是大家都能独立测量的,蒸馏水也是很容易取得的,这一标准的制定体现了一个普适的计量原则:“在任何时间,对任何人”都适用。