01 · 定义
米最初是地球子午线四分之一的一千万分之一。如今它是光在 1/299 792 458 秒内经过的距离——长度成了由时间导出的量。
1983 年,计量学走了一步出人意料的棋:不再把光速测得越来越精,而是宣布它为精确值——每秒 299 792 458 米,不多也不少。从那一刻起,测量长度就是测量光的飞行时间;而塞夫勒那根当了八十年米的铂铱棒,成了博物馆藏品。副作用是:长度的准确度如今受秒的准确度限制——而原子钟比任何尺子都好上五个数量级。
实验室里不再用尺子复现米——而是数一台稳频激光器的干涉条纹,其频率锁定在铯钟上。大地测量在行星尺度上做同样的事:GPS 测的是信号延迟,也就是又一次测时间。
02 · 换算
输入一个长度——护照会替你换算
1918 年以前的俄制与英制挂钩:一俄尺恰为 28 英寸,一俄丈为三俄尺,一俄里为五百俄丈。因此换算是精确的,没有舍入:按 1899 年的定义,1 俄丈 = 2.133 6 m。
「微米(micron)」与「埃(ångström)」已从 SI 中撤销:应写作 µm 与 0.1 nm。海里保留了下来——它等于子午线的一角分,因此在航海中很方便。
| 单位 | 名称 | 数值 | 见于何处 |
|---|---|---|---|
| 1 m | 米 | 1 m | SI 基本单位 |
| 1 ft | 英尺 | 0.3048 m | 精确,自 1959 年 |
| 1 in | 英寸 | 0.0254 m | 精确,1/12 ft |
| 1 yd | 码 | 0.9144 m | 精确,3 ft |
| 1 mi | 英里 | 1609.344 m | 法定英里 |
| 1 nmi | 海里 | 1852 m | 精确,按定义 |
| 1 au | 天文单位 | 149 597 870 700 m | 精确,IAU 2012 |
1 m = 3.280839895 ft(精确,按 1959 年协议)
03 · 数量级
从普朗克长度到宇宙视界长度
04 · 测量仪器
米是怎样测出来的
数条纹:一条条纹是半个波长,约 316 nm。米的首要复现方式,准确度 10⁻¹¹。
飞秒激光器提供由上千个频率组成的「尺子」,把光学与铯钟连在一起——从秒到米的桥梁。
约翰逊平行量块:彼此研合,把米带进车间。公差——十分之几微米。
野外用时间量长度:激光测距仪数脉冲的延迟,卫星数信号的相位。千米之上见毫米。
05 · 书写规则
小写 m,因为大写 M 已被「兆」占用
米写作小写拉丁字母 m,不加点;「5 M」意为五个兆什么,「5 m.」是报纸缩写。词头与符号连写:km、cm、µm——绝不写「Km」或「mcm」。平方米与立方米是 m² 与 m³,技术文件中不写「平米」。
07 · 历史部
有米之前,长度是怎么量的
三俄尺,七英尺。1899 年起与英制精确挂钩,因此换算不留余数。
恰为 28 英寸,十六俄寸。布匹贸易与建筑图纸上的主要量度。
五百俄丈。一种道路量度,留下了俄里程碑和俗语「一俄里外就能望见」。
塞夫勒的一根 X 形截面棒,另有三十件复制品分发各国。那时的米是一件可能失手摔落的器物。
米是唯一被重新定义过四次的单位
1795 年——子午线的一个分数;1799 年——档案馆的铂棒;1889 年——铂铱原器;1960 年——氪-86 的 1 650 763.73 个波长;1983 年——光在 1/299 792 458 秒内的路程。每一步都去掉一个实物载体,到最后一步,米干脆不再是独立的量:它如今经常量 c 由秒导出。一个有趣的细节:十八世纪对子午线四分之一的测量每米差了约 0.2 mm,这个误差永远留在了定义里——赤道比 40 000 km 长出 75 米。
目录 · 国际单位制
给每个量一本护照
七个基本单位、二十二个有专名的导出单位,以及一座已退出流通的单位制档案馆。每个都是独立一页:定义、量纲、换算、仪器、书写规则。共 33 种语言。