俗话说,没有规矩,不成方圆,由此可见标准的重要性。但若了解了某些标准在制定之初的随意,标准的权威难免就要大打折扣——在容积、重量、长度等标准中,长度标准的确定是最早的,也是最为随意的。
马屁股也制约今天的火箭助推器
现代铁路的铁轨间距是4英尺8点5英寸,铁轨间距采用了电车轮距的标准,而电车轮距的标准则沿袭了马车的轮距标准。
马车的轮距为何是4英尺8点5英寸?原来,英国的马路辙迹的宽度是4英尺8点5英寸。如果马车改用其他尺寸的轮距,轮子很快就会在英国的老马路上撞坏。
英国马路的辙迹宽度又从何而来?这可以上溯到古罗马时期。整个欧洲(包括英国)的老路都是罗马人为其军队铺设的,4英尺8点5英寸正是罗马战车的宽度。 罗马战车的宽度又是怎么来的?答案很简单,它是牵引一辆战车的两匹马的屁股的总宽度。
故事到这里还没有结束。美国航天飞机的火箭助推器也摆脱不了马屁股的纠缠——火箭助推器造好之后要经过铁路运送,而铁路上必然有一些隧道,隧道的宽度又是根据铁轨的宽度而来。代表着尖端科技的火箭助推器的宽度,竟然被两匹马的屁股的总宽度决定了。
英尺是一个CR的“脚丫子”
古代,人体的某些部分,都是制定长度标准的重要依据。
最早有记载的人为标准来自古埃及。埃及人曾用质地坚硬的花岗岩制作了一根长度标尺,它的长度是法老的小臂(肘到中指)的距离,因此又叫“腕尺”(cubit)。虽然这个标准确定得相当随意,却解决了重要问题,比如:金字塔的准确施工得到了保证。
古希腊人崇尚人体美,他们找来美男子库里修斯,以他双手伸开时两手中指指尖的距离为长度标准,称为“一浔”。在古罗马,恺撒大帝以军队行军时行走2000步为一“罗马里”。后来被英国人沿用,这便是“英里”。
公元9世纪,英皇亨利一世在位时,组织大臣们讨论“一码究竟应该多长”,大臣们为此争论不休,各说各的理。亨利一世急了,一拍大腿说:全都不许闹,一码就是我鼻尖到食指尖的距离。于是,“码”伴随着亨利一世的怒气诞生了。 英寸的标准是10世纪英皇埃德加的拇指关节的长度。到了14世纪,英皇爱德华二世颁布“标准合法英寸”,从大麦穗中选取3粒最大的麦粒排成一行,其长度就是一英寸。
英尺起初是一个成年人的脚长。但德国人并不满意这种随意性,他们认为脚的长度因人而异,人们都依据自己的脚长来计算长度误差太大。于是,在16世纪,他们找了16个男子,将他们左脚的长度加在一起再除以16,求得平均脚长,这就是现在的“英尺”。
秦始皇: 王侯身体部位的“终结者”
随意定义长度标准的并不仅限于老外,中国的情况也基本类似。史书记载,在远古时期,中国人便“布手知尺”、“身高为丈”、“迈步定亩”。古人中指中节之长被定义为“一寸”,直到现在,中医的针灸还沿用这个标准。
中国最早的长度标尺是安阳殷墟出土的商尺。这把骨尺由兽骨磨成,长17厘米,上面标刻着等长的10个单位。
到了春秋战国时期,各国诸侯各自定义自己领土内的长度标准。这个王的手掌,那个王的小腿,都纷纷派上用场,使得长度标准极为混乱,给国与国之间的交流造成了极大不便。到秦始皇统一度量衡时,王侯的身体部位才退出历史舞台。
“米”取代“屁股”和“小腿”
如果没有法国人,今天的人们很难摆脱“马屁股”和“小腿”带来的尴尬。当今世界广泛采用的长度单位是“米”,米制最终得以确定,不能不感谢法国人。
法国大革命胜利后,具有革命思想的科学家拉格朗日,于1791年被选为法国度量衡委员会主席。在他的推动下,法国当局规定:把经过巴黎的地球子午线的四千万分之一定义为“1米”。
使用与地球关联密切的长度单位,自然比“马屁股”和“小腿”高明许多。但问题是,如何知道地球经线的长度呢?天文学家约瑟夫·德朗布尔和安德烈·梅尚接受了这一艰巨任务。在当时欧洲的狂热革命与纷飞战火中,两位科学家冒着生命危险,开始了细致的勘测工作。
7年后,德朗布尔和梅尚带着勘测资料回到巴黎。法国度量衡委员会根据两位科学家的测量数量,用铂铱合金制成了一把标准米尺,这就是我们常说的“米原器”。1812年,法国开始实行米制。1875年,国际度量衡委员会在巴黎召开会议,法、德、美、俄等17国政府代表共同签署了《米制公约》,米制成为国际通行的长度标准。
随着科学技术对长度标准精确度的要求越来越高,米原器越来越不能满足需要。于是,一种更加精确的自然基准应运而生。1960年,在第11届国际计量大会上,科学界重新规定了米的标准:在真空中,氪86(氪的一种同位素)发出各向同性的橙色光波长的1,650,763倍为1米。
然而,氪86的光波长度很难获得,各国在使用过程中感到并不方便。于是,人们想到了在真空中恒定不变的光速。1983年,国际计量局重新定义了“米”:真空中的光,在299792.458分之一秒内通过的行程长度为1米。这个标准被一直沿用至今。
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