01 · 定義
米最初是地球子午線四分之一的一千萬分之一。如今它是光在 1/299 792 458 秒內經過的距離——長度成了由時間導出的量。
1983 年,計量學走了一步出人意料的棋:不再把光速測得越來越精,而是宣布它為精確值——每秒 299 792 458 米,不多也不少。從那一刻起,測量長度就是測量光的飛行時間;而塞夫爾那根當了八十年米的鉑銥棒,成了博物館藏品。副作用是:長度的準確度如今受秒的準確度限制——而原子鐘比任何尺子都好上五個數量級。
實驗室裡不再用尺子復現米——而是數一台穩頻雷射的干涉條紋,其頻率鎖定在銫鐘上。大地測量在行星尺度上做同樣的事:GPS 測的是訊號延遲,也就是又一次測時間。
02 · 換算
輸入一個長度——護照會替你換算
1918 年以前的俄制與英制掛鉤:一俄尺恰為 28 英寸,一俄丈為三俄尺,一俄里為五百俄丈。因此換算是精確的,沒有捨入:按 1899 年的定義,1 俄丈 = 2.133 6 m。
「微米(micron)」與「埃(ångström)」已從 SI 中撤銷:應寫作 µm 與 0.1 nm。海里保留了下來——它等於子午線的一角分,因此在航海中很方便。
| 單位 | 名稱 | 數值 | 見於何處 |
|---|---|---|---|
| 1 m | 米 | 1 m | SI 基本單位 |
| 1 ft | 英尺 | 0.3048 m | 精確,自 1959 年 |
| 1 in | 英寸 | 0.0254 m | 精確,1/12 ft |
| 1 yd | 碼 | 0.9144 m | 精確,3 ft |
| 1 mi | 英里 | 1609.344 m | 法定英里 |
| 1 nmi | 海里 | 1852 m | 精確,按定義 |
| 1 au | 天文單位 | 149 597 870 700 m | 精確,IAU 2012 |
1 m = 3.280839895 ft(精確,按 1959 年協議)
03 · 數量級
從普朗克長度到宇宙視界長度
04 · 測量儀器
米是怎樣測出來的
數條紋:一條條紋是半個波長,約 316 nm。米的首要復現方式,準確度 10⁻¹¹。
飛秒雷射提供由上千個頻率組成的「尺子」,把光學與銫鐘連在一起——從秒到米的橋樑。
約翰遜平行塊規:彼此研合,把米帶進車間。公差——十分之幾微米。
野外用時間量長度:雷射測距儀數脈衝的延遲,衛星數訊號的相位。公里之上見公釐。
05 · 書寫規則
小寫 m,因為大寫 M 已被「兆」佔用
米寫作小寫拉丁字母 m,不加點;「5 M」意為五個兆什麼,「5 m.」是報紙縮寫。詞頭與符號連寫:km、cm、µm——絕不寫「Km」或「mcm」。平方米與立方米是 m² 與 m³,技術文件中不寫「平米」。
07 · 歷史部
有米之前,長度是怎麼量的
三俄尺,七英尺。1899 年起與英制精確掛鉤,因此換算不留餘數。
恰為 28 英寸,十六俄寸。布匹貿易與建築圖紙上的主要量度。
五百俄丈。一種道路量度,留下了俄里程碑和俗語「一俄里外就能望見」。
塞夫爾的一根 X 形截面棒,另有三十件複製品分發各國。那時的米是一件可能失手摔落的器物。
米是唯一被重新定義過四次的單位
1795 年——子午線的一個分數;1799 年——檔案館的鉑棒;1889 年——鉑銥原器;1960 年——氪-86 的 1 650 763.73 個波長;1983 年——光在 1/299 792 458 秒內的路程。每一步都去掉一個實物載體,到最後一步,米乾脆不再是獨立的量:它如今經常量 c 由秒導出。一個有趣的細節:十八世紀對子午線四分之一的測量每米差了約 0.2 mm,這個誤差永遠留在了定義裡——赤道比 40 000 km 長出 75 米。
目錄 · 國際單位制
給每個量一本護照
七個基本單位、二十二個有專名的導出單位,以及一座已退出流通的單位制檔案館。每個都是獨立一頁:定義、量綱、換算、儀器、書寫規則。共 33 種語言。