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第44章 光在真空中1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度

“米”(m)是国际标准计量单位中的7个基本物理单位之一。米作为基本单位是何时定义的,是如何定义的,1m到底有多长呢?

自古以来,人类在生产劳动中经常要对田地的宽窄、树苗的长短、房屋的高矮、道路的远近等进行长度计量,并在这一过程中逐渐认识到长度计量标准的重要性,于是,世界各地的人们根据自己的需要制定出不同的长度计量标尺。最早的标尺大多以人体的一部分作为长度单位,例如古埃及人将手的中指尖到肘之间的长度作为1腕尺。古代中国人以手指中节长度为1寸,手的长度为1尺。英国人则将3粒大麦一个接一个排成的长度定义为l英寸。

很显然,世界各国通行的这些种类繁多、杂乱无章、极不统一的长度单位,给商品的流通造成了许多麻烦。秦始皇灭六国后,首先要做的就是统一度量衡。西方国家经历文艺复兴后,随着科学技术的进步,也开始了长度单位逐渐趋于统一的进程。特别是18世纪工业革命后,为了制造更精密的机械与仪器,各国科学家不得不制定能保持经久不变的国际统一的长度测量标准。

1791年,法国科学院提出采用当时被认为是最稳定不变的地球子午线作为长度基准,将地球子午线的四千万分之一定为长度单位,选取古希腊文中的“metron”一词作为这个单位的名称,后来演变为“meter”,中文译成“米”。法国科学家用了7年时间,测量了通过巴黎的地球子午线,并根据测量结果用铂制成了长度为1m的标准米原器。

1875年,法国国民议会邀请美、俄、德、奥等20个国家的代表在巴黎召开国际会议,正式签署了《米制公约》,确定以米制为国际通用的计量单位,同时成立国际计量局。1889年,国际计量局用膨胀系数极小的铂铱合金精心制成国际基准米尺,并重新把1m定义为:在0℃时保存在国际计量局中的铂铱基准米尺两条刻线间的距离。

国际计量局将基准米尺常年存放在恒温房间里,唯恐外界的气候变化影响基准米尺的精度。不过,再好的铂铱合金也会由于制作工艺和测量方法等方面的原因,产生万分之一毫米的误差。

此后人们逐渐认识到,应该寻找一种更好的方法,使长度基准更准确和更可靠。科学家在实验中发现,光在真空中每秒行进的距离为299792.4km,这一速度永远不变,而且不受电磁、温度、气压等环境因素的影响,可以作为精确长度测量的基准。因此在1983年10月举行的第17届国际计量大会上,科学家们重新确立了米的定义:1m的长度是光在真空中1/299792458s的时间间隔内所经过的路程。

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