测量起源

开天辟地的创世者伏羲和女娲，分别手执规和矩，他们“规天为图，矩地取法” 卡卡今天加班。忙完手头的活儿，她看了看腕上的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ，20点45分，公司规定加班到21点以后就可以打车回家了，所以卡卡决定等会再走。她拿了杯子去打水喝，可饮水机上的水桶已经一滴水都不剩了，看着一旁装满水的桶，卡卡有点范怵——桶上写着“5加仑，18.9千克”，对身高158厘米，体重才45千克的卡卡来说，要把它放上饮水机，真是个挑战。后来她决定到楼下的便利店里买矿泉水喝，550毫升，2元钱一瓶。就犹豫了这么一会，已经过了21点了，卡卡赶紧收拾包出门。喝着4摄氏度的水，卡卡伸手拦住一辆出租车，原来她会挑每千米1.2元的车，现在没得挑了，都是每千米2元。她租房子的地方离公司不远，来的时候17千米，回去时要绕个立交桥，18千米。她可以打个小盹，不过刚迷糊了一下，卡卡突然想起来，早上上班时电表里只剩4度电了，她不由哎呀一声——这一夜，不会在黑暗中度过吧？ 从现在往回看，总有许多我们享之泰然和司空见惯的事情让我们吃惊，让我们感叹人类能走到目前这个地步真的不容易，比如对长度、轻重、时间进行计量的标准。 这里试图把我们正使用的度量衡标准的由来说清楚，但实在困难之极，就像要用镜头去捕捉住时间和空间上越来越远的那些人、那些事，必然会越来越模糊，并且，镜头中闪现的只可能是一个个瞬间，其他的，需要靠逻辑和想象去填满。 最早的长度标准 镜头一：公元前22世纪，中国，上古时期。两位男子在市场偶遇，他们没有名字，但互相看中了对方的东西：羊和布。他们打算以物易物。可交易结束前出了点问题，换到布的人打开布比量了一下，觉得自己亏了，布不够长，还不及他肩膀到膝盖的长度呢。换到羊的人不服气了，他明明试过的，从肩膀那儿算起，布都快到脚背了。争执半天，羊换回了布，外加一块好看的石头。但两个人都觉得不太高兴。 度量衡制度的起源和标准难以准确考量，可以肯定的是，地球各处的人最初都不约而同地选择了用身体的一部分作为衡量长度的标准，比如脚、胳膊和肘。当然，交易时两个人胳膊不一样长的情况很常见，所以很快地，就有了统一标准。史书记载，中国的五帝时代，黄帝设立了度、量、衡、里、亩五个量，夏禹以自己的身长和体重作为长度和质量的标准，治水时还制作了准绳为测量工具。 国外的考古发现也证明，他们在比较早的时期就有了长度标准，而且，随着商贸活动的开展，为了公平交易、避免欺诈，产生了计量对比表。在希腊的萨拉米那，有多利安人和雅典人脚的比较。 现代说到度量衡，是对任何表示物理量的公制单位的定义，包括温度、时间等。传统上度、量、衡是分开的，分别指长度、体积(容积)和轻重的计量标准。 贝币是世界各地的主要原始货币。 越来越大的单位 镜头二：公元前1300年，中国，商代。中庚和沃壬两人是邻居，这天，他们约好去砍倒山头最高的那棵树。他们为那棵树打了赌，看两个人猜的树的长度哪个更接近树真实的尺寸，输了的得把家里盐罐里的盐都给赢家。他们量了很长时间，结果沃壬输了。 如果身体的一些部分成为了小长度的参照物，那么就很快就需要测量长距离的单位。树还不算什么，从一个村落到另一个村落的距离，该怎么衡量呢？——需要更大的衡量单位。这里自然就产生了大小单位间的换算问题。 当今世界上通用的十进位值制计数法简捷明了，而中国是最早使用十进制的国家。这可能还是从身体上来的灵感，数完两只手的手指头刚好到10。 据殷墟出土的甲骨文《卜辞》记载，约公元前1400年的商代，已有13种数字符号，除去从1至9的这9个数字之外，还有表示位数的4种符号，就是十、百、千、万。用这9个数字符号和4个位数符号，已经可以轻易表达10万以内的任何自然数。 古埃及人也采用十进制，但他们没有位值概念。古巴比伦使用的是60进位制，另外还有使用20进位制的国家。 不仅长度，体积和轻重的衡量与计算原来也大多采用十进制。 地球有多大 镜头三：大约公元前220年的一个夏至日，希腊塞恩城(现在的阿斯旺附近)和亚历山大城。很多人这天都来到塞恩城的一口深井旁，观看每年一见的奇景——正午的阳光能照到井底。大家探着头，望着井底等待的时候，在亚历山大城一座很高的尖塔下面，一位秃顶老头也在紧张地等待正午时分的到来。他盯着高塔投下的短短的影子，鼻尖冒出了汗…… 这个老头是被西方称为地理学之父的埃拉托色尼(Eratosthenes)，他正在测地球的周长。他认为，阳光照到井底，表示太阳正好处于井的正上方，而同时亚历山大城的尖塔在地上投下了短短的影子，这表示太阳的光线与塔之间有夹角。塔尖、塔底和塔尖在地上的投影，三个点形成了一个三角形。这个三角形与塔底、塞恩城的井、地心三点形成的三角形是相似三角形。埃拉托色尼算出太阳光线与塔之间的夹角是7度12分，即相当于圆周角360度的1／50。由此表明，这一角度对应的地球弧长，即从塞恩城到亚历山大城的距离，应相当于地球周长的1/50。接下来，测出两城间的距离，乘以50，就得出地球的周长。埃拉托色尼测出的地球周长是25万斯达蒂(Stadium，古希腊长度单位)，也就是大约4万千米，与我们现在所知的地球周长40076千米非常接近。 埃拉托色尼还用经纬网绘制过地图，他最早把物理学的原理与数学方法相结合，创立了数理地理学。中国的考古发现中，最早的地图见于西汉初期，从地图中显示出的测量和绘制能力，令全世界人惊叹。 钻石的质量以克拉为单位来进行计量 最初人们认为角豆树的种子每颗都一样重 神奇的克拉 镜头四：1868年，非洲，奥兰治河河畔。一群孩子含着手指愣愣地看着河水，那里原是他们嬉戏的乐园，但现在，他们被赶上了岸。赶走他们的不是其他顽童，而是大人，很多白皮肤的大人。现在他们正在河水中起劲地打捞河沙，原本清澈的河水，被搅得一片浑浊。 度量衡单位的发展趋势是从混乱到统一，许多单位渐渐被取代，但也有一些最早的单位沿用至今。现在钻石的质量单位克拉(Carat)，就是一例。 克拉这种计量单位，是由欧洲地中海边的一种角豆树的种子(Carob)演化来的。这种树开淡红色的花，然后结出豆荚。在缺少精确称量仪器的时代，人们认为角豆树豆荚里种子的质量，每一颗都是一样的。于是钻石商人就利用这些种子作为称量钻石的砝码，一颗种子的质量就是1克拉。后来，克拉成为钻石和一些贵重或细微物质的计量单位。到1907年，国际上商定1克拉的质量是200毫克。 对轻重的衡量是在对长短衡量标准出现之后开始的，衡量单位相当复杂。比如中国的战国时期，有石、斤、两、铢、镒、钧等诸多单位，而且秦、楚、魏等国的换算标准还各不相同。其中，1斤相当于250克，1铢在赵国相当于0.65克，在秦国则相当于0.69克。 古巴比伦人和苏梅尔人的一个质量基本单位是西克里，1西克里相当于现在的10～13克。在西克里之上，按60位进制是米纳和塔兰这两个单位。 现在质量的国际标准单位是千克，它的定义是4℃时装在棱为10厘米的立方体内的纯水的质量。千克的铂铱合金原器保存在巴黎，它是一个高度和直径都是39毫米的圆柱体。 终于有了全球标准 镜头五：1875年，法国。来自美国、俄国、德国、阿根廷、奥地利、丹麦、比利时等20个国家的代表，在巴黎举行会议。会后，他们中的17位全权代表签署了《米制公约》，承认以法国档案馆内的米原器作为统一的长度基准。 在有了度量衡单位和换算标准之后的很长一段时间里，各个国家因为贸易的需要，不断改善和统一着计量标准，但是，真正属于全球公认的计量单位迟迟未能出现。 国际单位制的长度单位“米”起源于法国。1790年5月，由法国科学家组成的特别委员会，建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为基本长度单位，并用古希腊文中“metron”一词给这个单位命名，后来演变为“meter”，中文叫“米”。 为了制造出标准的1米的模型，法国天文学家用了7年时间，于1799年制成一根截面是X形状的铂杆，将铂杆两端之间的距离定为1米，这就是最早的米定义，被称为“档案米”，在法国档案局内保管。 推广新的计量单位遇到不少困难，为了让农村的人们了解什么是“米”，连神甫们都全体出动了。他们向人们解释如何使用米来计量长度，并保证使用新的单位对人们忠于信仰没有任何损害。 由于米原器的精度不够，且存在变形现象，后来又对一米的定义进行了修订，1960年的修订定义是：“1米的长度等于氪-86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍”。 1983年第十七届国际计量大会上又通过了米的新定义：“1／299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。这个标准使用至今。 对我们来说，不用去考虑那些复杂的定义，我们只知道，这些标准使我们的生活越来越方便了。 现在普遍采用的度量衡单位标准系统是一种十进制进位系统，称为国际单位制，用符号标识为SI。SI基本单位共有7个，它们是长度单位——米(m)；质量单位——千克(kg)；时间单位——秒(s)；电流单位——安培(A)；热力学温度单位——开尔文(K)；物质的量单位——摩尔(mol)；发光强度单位——坎德拉(cd)。随着科学的发展，国际基本单位的定义，逐渐用不受时间及环境条件影响的自然常数来描述，现在只有质量单位仍采用千克原器。 逝者如斯 镜头六：1943年，世界范围内的一场战争正进行得如火如荼。美国的电影院里，人们却被一部叫《卡萨布兰卡》的电影感动着。片尾曲《时光流转》的旋律响起，观众们不由怀念起自己的爱情，叹息着时光的飞逝。 时间的流逝总在不知不觉间，但它又毫不留情、绝无返回，人类从很早就开始为生命的日益衰老而感慨，并一直努力想回到过去。 当然，首先要能够认识时间。最早被人们留意到可以用来显示时间的，是太阳和月亮的起落。在中国，远古时代就有了用太阳阴影计时的日晷，欧洲也于公元前1000年左右发明了日晷。时间一词源于印欧语系中的“时”之一词，它有“分割”和“划分”的意思，人们把连续的时间划分成小时、分钟这种可以计算和描述的片断。 古罗马发生过一件有意思的小事，公元前263年，执政官瓦莱里奥·迈萨拉从卡塔尼亚拿回了一尊日晷仪，并把它放在了罗马的市政广场上。可没有想到的是，这日晷的指针稍微有些倾斜。结果，在长达1世纪之久的时期内，古罗马人都生活在一个弄错了的时间里——建立一种适当的时间标准多么重要。 日晷仪被使用了很长一段时间，但它不是很准确，并且在晚上和多云的天气就不好用了。因此后来就产生了早期的漏壶计。 后来，由于发条系统的使用，开始有了机械表，并且，机械表变得越来越严密和精确。到16世纪，德国人比特·海伦发明了袖珍表。 再后来，由于伽利略对钟摆的研究，使得时钟在17世纪得到再次改进。1642年，荷兰人克里斯蒂·安惠根斯利用钟摆原理发明了一种每天只误差一分钟的钟表。 现在的石英表已经是相当的准确了：大约每3亿年才会误差一秒钟。 最早把时间按照相同的间隔进行划分的是苏美尔人，苏美尔人创造了许多令人叹为观止的东西，包括最早的城市文明。他们把一天分为24小时，一小时分为60分钟。他们还把一年分为了12个月，每个月份为30天。 苏美尔人喜欢用12作为计数基准有其数学原因：12这个数字实际上可以很简单地划分，它可以除以2、3、4、6，因此可以有很多个约数，计算方便。 “子午线”这个名词源于古希腊。古罗马人根据它确定了正午时间，从而作为参照物来确定其他所有的时刻。 今天时间的参照物是原子微粒的物理特性今天的时间单位(原子计秒)是依据1900年中平均太阳的日长，它是根据铯133号原子的物理性质确定的。 资料：闰秒。一天的长度还有另外一个因素要考虑：地球自转是缓慢的，但不可避免的是它也正在逐渐减慢。为什么呢？海底地震和地震使地球内部的物质分布有所变动，也就使地球的转动减了速。据估计，3亿年前的每一天能比现在的短4个小时。 为了解决地球转动的逐渐减速，有时会在12月的30日或者31日的午夜12点加上一秒“闰秒”。 从1972年到2005年之间，已经加入了23个闰秒。 精密计时器H1,这是第一组制造精确的航海系列表 航海日记：节 镜头七：2005年1月，中国航运界的百余名船长联名起草了一份建议书，建议将7月11日——郑和下西洋的首航日定为中国的航海节。该年4月25日，国务院批复，同意建议。2005年7月11日，是中国的第一次航海节。 航海的历史十分久远，在人们有了陆地上的计量单位和工具之后，却发现，在茫茫大海之上，要准确地知道船的航行情况，比陆地上困难得多。 这是一款测程仪。 航海时可以用它来测量速度：把这个“小船”扔在海里，然后去计算三十秒内经过的计算海里的节点。 陆地上的速度可以用“千米/小时”来计算，也就是一小时内经过路程的千米数，但是把这种计量方法应用到海里，就不方便了。因为在海里缺少进行简单距离测量的参照物。在17世纪的时候，人们发明了一种新的工具：测程仪，它可以通过节点来测量速度。这个仪器是由用绳子连接的一块木板(通常被称作“小船”)，和船的缆绳组成的，在缆绳上，每隔15米都会被标记一个结点。 测程仪的工作原理如下：先将“小船”扔在大海里，然后计算每经过3秒钟，小船拉出缆绳上的结点数，这个结点数也就是船的“节”速度。现在，这种方法已经不再被使用，因为今天利用卫星系统的航海定位已经相当成熟和精确了，但是人们有时还会使用传统的“节”这个速度单位：每一节大约相当于1海里/小时，也就是大约1852米/小时。 还有，如何使航海者知道自己的船所在的位置？直到最近的几个世纪，航海者们还面临这个严重的问题。他们可以观测太阳和星星来确定纬度，但是他们不能确定经度。 这个问题曾也被英国政府悬赏2万英镑来征求解决方法。结果，人们发现有两个办法可行：一个是复杂的星象观测，例如观测木星的卫星；另一个是根据“时区原则”，出行时携带一个按伦敦时间校准的表，然后根据观测太阳和星星来确定当地的时间。通过对照，观测者可以知道船在伦敦的东边还是西边。 几乎所有的竞争者都将目光集中于第一种办法，因为第二种方法在当时似乎不太可行，那需要 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一种体积小、使用简单方便，关键是十分精确的仪器。最后，执着的约翰·哈里森胜利了。他在1761年制造出了一个用于海上航行的精密计时器，这种计时器每10个星期才会误差4秒钟。 人类的认识能力在增强，度量衡的标准也在进步，微观和宏观的计量单位也将变得更多。我们不介意记更多的换算公式，因为这显示，我们把世界看得更加清晰。