登陆注册
11346400000010

第10章 一个都不能少——符号、单位(2)

中国人最早应用小数

小数中间的圆点“。”叫做小数点。在小数左边的是整数部分,在小数右边的是小数部分,小数点点在个位的右下角。小数点实际上是小数中的整数部分与小数部分分界的标志。例如,在25.49这个小数里,25是整数部分,小数点后边的“49”是小数部分。又如:0.3这个小数,0是整数部分,小数点右边的“3”是小数部分。

世界上最早应用十进制小数的是中国。早在公元263年时,我国古代大数学家刘徽在他注释的《九章算术》一书中,把开方开不尽时说成“微数”,就指的是小数。这比第一个系统地使用十进制分数的伊朗数学家阿尔·卡西要早1200年,比荷兰数学家斯蒂文所著、1585年在莱顿出版的《论十进》早1300年以上。在《论十进》这本书里,欧洲人才第一次明确地阐述了小数理论。其小数写法是,用没有数字的圆圈把整数部分与小数部分隔开。小数部分每个数后面画上一个圆圈,记上表明小数位数的数字。

14世纪,中国元代的刘瑾,在《律吕成书》中,提出了世界最早的小数表示法,它把小数部分降低一格来写。

15世纪上半叶,伊朗的阿尔·卡西采用垂直线把小数中的整数部分和小数部分分开,在整数部分上面写上“整的”。同时他把整数部分用黑墨水书写,而小数部分则写成红色的。这样小数就成了半边黑半边红的数了。

谈到小数点的使用,那还是在1593年,有一位德国数学家叫克拉维斯,他首先使用小黑点作为整数部分与小数部分分界的符号。1608年他发表的《代数学》中,将小数点公诸于世。从此,小数的现代记法被确定下来。

总之,世界上认识并应用小数最早的是中国人。从上述小数发展史,我们可以看到中国早在两千多年前的春秋战国时代,创造的十进制计数法和整数、小数、分数的四则运算法则是非常先进的。在数值计算的发展和应用方面,古代中国在世界上是遥遥领先的,这是我们中华民族的骄傲。

曹冲称象与计量的进步

在现实生活中,计量是人们常用到的数学概念。计量在生活中不仅发挥着重要的作用,而且应用也十分广泛。但是,计量作为数学的重要组成部分,在实际运用过程中,并不像人们想象的那么简单,有时候,人们也会因为计量不准确而造成很大的影响及损失。所以,无论如何你也要学好数学。只有这样,你才能在计量的过程中少吃亏。

曹冲称象与替代衡量法

大家都知道曹冲称象的故事吧。那么曹冲小小年纪为什么就能解决称量大象的难题呢?这是因为曹冲年龄虽小(当时年仅十二三岁),但已参与接触了不少社会实践。当时正值战争时期,出身军事世家的曹冲在孩提时就常在军中戏耍,对作为重要军事运输工具的舰船非常熟悉,也经常看到船工通过观察吃水线估算粮草、军需品载重量的情形。加之曹冲天资聪慧,平时就善于观察、勤于思考,因此他联想到了以船做秤,巧妙地称出了大象的重量。

曹冲称象的方法是符合科学道理的,以现在的衡量理论去分析,可以发现,这种巧妙的称象方法正是计量学中的“替代衡量法”。

什么是替代衡量法

所谓替代衡量法,就是以已知重量的物体,在衡器上去替代未知重量的被称物,使衡器达到相同的平衡位置,被称物体的重量就等于砝码的重量。

在曹冲称象中,被称物体是大象,已知重量的物体就是往船上装载的已称出其重量的物体,比如用石块。此物体的重量相当于砝码的重量,当两者使“衡器”(船)达到相同的平衡位置(相同的吃水线位置)时,大象的重量就等于船上所装载的物体的重量。

可惜的是,长期处于封建社会的中国,对科学进步没有十分迫切的要求,因而“称象方法”没能进一步发展成为一种科学衡量方法体系。然而这则故事证明了在距今一千七八百年前,我国已能解决称量三四吨大重量的计量科技问题。这一项重大的创造发明,彰显我国古人在计量史上的聪明才智。

沿用至今的替代衡量法

18世纪中叶,法国学者波尔达将这一衡量法正式提出,因此又叫波尔达法。不过这是在曹冲称象大约1500年之后了。

替代衡量法的称量原理虽简单,但它的称量准确度却很高,直到现在,它仍被世界各国广泛用于砝码的量值传递或溯源,包括从公斤原器直至各等级的标准砝码的比对和检定。它是目前使用的最为主要的一种精密衡量法。

时间单位的由来

苏美尔的僧侣们出于商业和宗教的目的,发明了早期的数学计时法。他们的计数采用60进位制,一分钟等于60秒,一小时等于60分钟。而一天24小时也同样来自于苏美尔人的历法,甚至包括360度的圆周。因此这个世界最古老的文明所留下的遗迹到现在我们还随处可见。

“秒”的来历

时间的基本计量单位规定为秒,这个标准是在黄裳弟子的主持下测定的。他在南京紫金山建立了天文观测台,以太阳连续两次通过紫金山天文台的经线为一天,称之为一个太阳日,以一太阳日的86400分之一为一秒;但后来在长期的连续观测中发现,一年中太阳日的长短并不一样,最长的是12月23日,最短的是9月16日,长短相差51秒;于是提出平太阳日的概念,假想有一个均匀速度的天体在黄道上运动,这个假想的天体被称为“平太阳”,把这个平太阳连续两次通过同一子午线的时间称之为平太阳日,把平太阳日的86400分之一作为一秒,就比原来精确多了。规定1分钟等于60秒,1小时等于60分钟,1天等于24小时,1时辰等于2小时。

中国科学院紫金山天文台,是我国最著名的天文台之一,建成于1934年9月,位于南京市东南郊风景优美的紫金山上。紫金山天文台是我国自己建立的第一个现代天文学研究机构,前身是成立于1928年2月的国立中央研究院天文研究所,至今已有80年的历史。中国现代天文学的许多分支学科和天文台站大多从这里诞生、组建和拓展。由于它在中国天文事业建立与发展中作出的特殊贡献,被誉为“中国现代天文学的摇篮”。

千克的来历

远古以来,各个国家采用过不少名称各异的质量单位,比如英、美两国曾采用过的磅、英制的盎司、俄制普特和不少国家采用的公斤以及我国曾采用过的市斤、两、钱等。现在世界各国普遍采用国际单位制,在国际单位制中质量的单位是千克,符号是kg。

国际单位制的确定

1960年,第十一届国际计量大会通过的国际单位制,其国际代号为SI,我国简称其为国际制,将质量确定为七个基本物理量之一:其名称为“质量”(mass),简写为M或m;其单位名称为“千克”,国际单位代号为“kg”;并作文字定义:千克等于国际千克原器的质量。

什么是国际千克原器

国际千克原器是世界上目前所存的定义最早、保存最严密的七个基本量中唯一的实物标准。这个实物标准件的由来是这样的:1971年,法国为了改变国内计量制度的混乱情况,在规定通过巴黎的地球子午线的四千万分之一为1米的同时,在米的基础上规定了质量的单位,即规定1分米3的纯水在4℃时的质量为1千克(水在4℃时密度最大),并且用铂制作了标准千克原器,保存在法国档案局,因而称这个标准千克器为“档案千克”。

沿用至今的单位

1872年科学家们通过国际会议,决定以法国的档案千克为标准,用铂铱合金制作标准千克的复制器中,选了一个质量与“档案千克”最接近的作为国际千克原器,保存在巴黎国际计量局。

计量单位“米”的来历

在没有发明“米”的时候,人们是用一些简单的工具来测量长度的。比如带一根绳子在身上,需要的时候就用它来比较长短,古埃及人就使用绳子丈量土地。有的人想,可以用身体的一部分来做测量工具,如手臂、脚。

用脚作为长度单位

有的人用脚的长度作为长度的单位,一只脚的长度称为米。在中国古代丈量土地的时候,也经常用步数来计算。步测是测量两地之间距离的一种方法。用步作“尺”,虽然很方便,但也有缺陷,那就是每个人迈出的步都不一样长,他们的“尺”也就不一样了,不同的人用步测量同样的长度,会得到各种各样的结果,我们就不能确定到底是多长。说明用“脚尺”来测量也存在同样的问题。

尺子的诞生

对于这个问题英国政府是怎样解决的呢?英国政府以女工的脚作为标准,把它的长度定为一“尺”,再按这个标准单位制作一定长度的木条或者金属条,作为大家通用的度量工具。所以,直到今天英语中的“尺”还是“脚”的意思。这就是英国人最早用的尺子。

尺子诞生后,各个国家采用的是不同的标准。随着各国之间贸易的日益频繁,长度标准不统一给贸易往来带来许多不便,这该怎么办呢?

在革命中诞生的“米”

我们都知道“米”是世界上用得最广泛的长度单位。但很少有人知道它的出现与法国大革命、与地球周长有着密切关系。

随着科学技术的发展,人们还发明了很多先进的尺。有的“尺”可以测量很短的距离,如头发丝的直径、一张纸的厚度;也有的“尺”可以测量很长很长的距离,如地球和太阳之间的距离。

1791年,具有革命思想的著名科学家拉格朗日,当选为法国度量衡委员会主席。该委员会采用了两位科学家的测量结果,用铂铱合金制成一根横截面为H型的标准米尺,作为原器存档。委员会还决定,法国从1812年颁布施行“米制”,并于1837年在全国强制推行,这就使得米制率先在法国扎根。1875年,也就是米制诞生后80年,国际度量衡委员会在巴黎开会。法、德、美、俄等17国政府代表共同签署了《米制公约》,同意成立国际度量衡局,并公认米制是在法国大革命中诞生的一项最伟大的科学成就,是计量科学史上的一个里程碑。

跋涉7年测量子午线长度

有了米,就该考虑如何测量地球子午线的长度了。尽管大家都知道这是一项艰苦卓绝的长途跋涉,而且绝不允许半点马虎,但天文学家约瑟夫·德朗布尔和安德烈·梅尚两个人依然坚定不移地接受了这一任务。他们约定从巴黎出发,背向而行,共同完成从敦刻尔克到巴黎,再到巴塞罗那这一段地球子午线的测量工作。

博学多才的德朗布尔从巴黎向北走;细致认真的梅尚从巴黎往南走。一旦两人到达各自目的地——敦刻尔克和巴塞罗那,就开始测量彼此间距离。最后根据测量数据进行计算,以得出子午线的长度。

两位科学家冒着各种危险,经过7年的跋涉,终于在法国南部要塞卡尔卡松会合。他们带着勘测资料返回巴黎时,拿破仑·波拿巴已成为法兰西新统治者,政局也恢复平静。巴黎群众像迎接英雄一样欢迎他们。崇尚科学的拿破仑也给予他们极高评价:“胜利如过眼烟云,但是这项成就会永存于世。”巴黎国际科学委员会还用纯铂制成一根1米长的金属棒来纪念两位科学家的探险活动。

人的身体自带“尺子”

其实,我们每个人身上都携带着几把尺子。假如你“一拃”的长度为8厘米,量一下你课桌的长为7拃,则可知课桌长为56厘米。如果你每步长65厘米,你上学时,数一数你走了多少步,就能算出从你家到学校有多远。

身高也是一把尺子。如果你的身高是150厘米,那么你抱住一棵大树,两手正好合拢,这棵树一周的长度大约是150厘米。因为每个人两臂平伸,两手指尖之间的长度和身高大约是一样的。要是你想量树的高,影子也可以帮助你的。你只要量一量树的影子和自己的影子长度就可以了。因为树的高度=树影长×身高÷人影长。这是为什么?等你学会比例以后就明白了。

如果你出去游玩,要想知道前面的山距你有多远,可以让你的“声音”帮你量一量。声音每秒能走331米,那么你对着前面的山喊一声,再看几秒可听到回声,用331乘听到回声的时间,再除以2就能算出来了。

学会用自己身上这几把尺子,对你计算一些问题是很有好处的。同时,在你的日常生活中,它的用处可是很大的哦。

同类推荐
  • 星球保卫战:学会节约每一滴水

    星球保卫战:学会节约每一滴水

    关爱自然,热爱地球,爱她的青山绿水,爱她的碧草蓝天,爱她的鸟语花香……我们要真正学会保护地球,让我们手挽手,肩并肩,心连心,筑起一道绿色的环保大堤。捍卫资源,捍卫环境,捍卫地球,捍卫我们美好的家园吧!我们要更加自觉地珍爱自然,更加积极地保护生态,努力走向生态文明新时代,作为新时代青少年的我们,关注生态文明责无旁贷。
  • 站在巨人肩上-从奥斯特瓦尔德谈物理化学

    站在巨人肩上-从奥斯特瓦尔德谈物理化学

    本套《站在巨人肩上》丛书,共30本,每本以学科发展状况为主脉,穿插为此学科发展做出重大贡献的一些杰出科学家的动人事迹,旨在从文化角度阐述科学,突出其中的科学内核和人文理念,增强读者科学素养。
  • “核”来不怕:正确应对核辐射

    “核”来不怕:正确应对核辐射

    本书讲述了有关核能、核辐射及核安全防护的科普知识,指导读者科学地应对核辐射,避免不必要的对核(放射)的误解与恐慌等。
  • 奥秘世界百科——地理谜团百科

    奥秘世界百科——地理谜团百科

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
  • 失落的文明

    失落的文明

    本书共分五章,内容包括:远古搜奇、5000年前的古人很懂得生活、一个民族最后的挣扎、尼人消失之谜、拉文塔族巨石头颅谜团、褪去的繁华、古墓憧憧、传说中的名人等。
热门推荐
  • 影响中国学生的十万个为什么·地球家园2

    影响中国学生的十万个为什么·地球家园2

    本书根据小学生的认知特点,精选有代表性的,孩子们最感兴趣的问题,用通俗易懂、简练济的文字,配以生动有趣的插图解知答案。内容新颖丰富、分类科学合理。本书集知训性趣味性于一体,更适合少年儿童的阅读品味。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 大前锋

    大前锋

    男儿当杀人,杀人不留情。千秋不朽业,尽在杀人中。杀一人为罪,杀万人为雄;杀得百万人,当为雄中雄!......一个前锋营的小卒,在冲锋杀人,攻城略地之中,建功立业身居高位,纵横天下的故事。
  • 网游之挚爱承诺

    网游之挚爱承诺

    失去挚爱已经十年,我也苦心钻研十年,十年之后,我终于也死去,然后进入一个游戏世界,我要利用我的技术创造一个一模一样的她,陪着我在游戏世界里拾回我那失去的幸福,但最后,我却放弃了这个想法,而此时,一个非常重要的人进入了我心的世界,只为了她,我对我的挚爱立下承诺,我会陪着她一起走下去……我会变得强大,无比强大,保护她不受到任何的伤害!我的挚爱,你相信我会履行我的承诺吧……
  • 我在异界有间杂货店

    我在异界有间杂货店

    秦枫继承了一间杂货店,他要把地球的商品买到异界去。他发现在地球上随处可见的可乐、红牛、功能饮料以及其他的东西,在另一个世界居然有着非比寻常的作用。“掌柜的,喝了你家的可乐我突破了。”“掌柜的,你这架无人机多少钱?给我来一百架。”异界大佬:“掌柜的,这叫二哈的神犬战力奇高,我要预定十只。”秦枫:“十只二哈换你一艘战舰吧。”异界大佬:“没问题,合作愉快。”
  • 遥遥玉中瑕

    遥遥玉中瑕

    【搞笑+甜宠+宅斗+宫斗+虐文】她是世袭罔替太医院院史轩家二女儿,精医术善武艺长相艳丽还不墨迹!他是一人之下万人之上的东宫太子爷,凭武功躲暗杀仪表挺拔还不渣!他是世代忠臣骠骑将军云氏唯一独子,身有疾修道法貌比潘安用情专!本以为十万字太子“设计”迎娶美人归皆大欢喜没想到前面有多甜后面有多虐!扮丑拒嫁!取内丹救情敌!披麻弑生父!以命换命!城墙之上,他长身而立。风很大,吹疼了他的眼角。城墙之下,是满城狼藉。她很美,绯色的衣裙是染料还是鲜血。如果有来生,我会牢牢抓住你,如果有来生,我要好好去爱你。PS:男主是女主的,男二是大家的,没错没错^_^
  • 你浓我农

    你浓我农

    從小一起長大的小小與陳立農一個成了醫生一個成了當紅的偶像藝人當紅明星陳立農為了出國念書不讓女友小小知道偷偷跑了出去小小知道後機場傷心痛苦而陳立農不忍心私自取消了航班跟課程與小小相遇但接下來等待他們的是一系列的糾紛與謾罵
  • 中原穿越流

    中原穿越流

    “你好,你好,欢迎穿越到这里。”“啥?啥意思?”“你是第三万两千一百三十六个穿越过来的贵宾,请......”........这是一个淘气的时代,本该是风光无限的穿越者,自带猪脚光环的老大,却发现这里竟早已有了无数穿越而来的人,还有特么洋鬼子?.......
  • 前半生微甜

    前半生微甜

    每个人来到这个世界都是一场旅程,都会经历许多好的,坏的事情。有人选择遗忘,有人会在脑海里偶尔回忆。而我选择用这种特殊的方式将它记录下来,感恩所有出现在我生命中的人。感恩那些爱过我的,我爱过的,包容我的,伤害我的人。是你们让我慢慢成长,遇见你们,都是上天最好的安排
  • 时光带不去我爱你

    时光带不去我爱你

    【新书请多加支持!!甜+宠+虐,从校园到婚纱】当看到那个高冷孤傲,心里永远对外隔着一座墙的少年时,顾芷的目光再也移不开,放下顾家小姐的身份,毅然改名只为接近他一年的刻骨爱恋,自己的欺骗换来了少年一个冰凉的短信“分手吧”,那一天顾芷在雨里等了少年好久好久,终究还是失去了彼此……三年时光飞逝,等到陌上花开。少年褪去了当初的稚嫩,化身X集团创始人,将她抵在办公室墙壁,紧咬着她锁骨下的纹身,霸道又固执“你是我的!”