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一米的长度

1991 年第 9 期 · 知识窗 · 吉恩·弗朗西斯·奥格
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  没有人会怀疑巴士底监狱是否是法国大革命的象征,但旺多姆广场和人民那场斗争之间的关系,就不那么鲜明了。旺多姆广场气派十足,世界最豪华的珠宝店林立,四周还排列着巴黎一些巨富的住宅,可是在这里,仍留存着一次比较平静的革命的遗迹。这次革命在影响上丝毫不亚于1789年的那场革命,它叫做“公制革命”。   旺多姆广场13号、司法部大门的左方,在一个窗户下有块大理石碑,碑上刻了个“米”字。法国公制学会会长路易·马尔凯解释说:“在那‘米’字的下面,两个定点之间有条刻线,10等分为分米,最右的那一分米又10等分为厘米。”这块约有200年历史的石碑是件稀罕的遗珍,同样的石碑本来有16块,由当时法国国民大会的临时机构“度量衡局”安置在“巴黎人民最常到的地方”。   据度量衡局说,这些“定有或刻有”1米长度的的“小石碑”,必须显眼得足以引起好奇,坚固得足以抵抗风吹雨打和任何故意破坏行为”。当时,安置这些石碑的目的是为了让人能熟悉这种新的度量单位,并检查他们的度量用具是否合乎国民大会的规定。1790年,度量衡局决定彻底整顿法国混乱的度量衡制。   公制革命开始了。度量衡局根据科学院的建议,决定1米的定义为:“北极与赤道间那四分之一地球子午线长度的百万分之十。”1792年7月,两位天文学家皮埃尔·梅尚与尚巴蒂斯特·德朗布尔,奉命根据敦刻尔克与巴塞罗那间的子午线弧,尽可能精确地计算出新定义的米的长度。但是他们的工作一拖再拖。“度量衡局急于建立一套统一的度量衡制度,以便利食物和谷类的自由流通,所以制定了临时的米的长度,并下令于1793年8月1日开始使用新的公制。”路易·马尔凯解释说。这1米的长度是根据在那之前50年测得的子午线长度计算出来的,1796年2月~1797年12月所安置的那16块大理石石碑,上面所刻制的。   1799年6月22日,梅尚和德朗布尔终于确定了米的长度,送交国家存档。为国家制定一套统一的度量衡制度已花了10年时间,但又过了40年,人民才肯用这种制度。“朝代可换,人的积习却难以改变。”马尔凯说,“许多人不喜欢只为了到商店买东西而学习希腊的制度。”一直到1840年1月1日,当局才强制执行使用公制。   从那时,辩论便集中于如何更精确制定米的定义,以及如何找出一种普遍现象来说明1米有多长。德朗布尔和梅尚为国家确定了1米的长度,这长度在理论上是永不会变的。唯一的问题是:沿用这个标准米为长度根据的100年之后,才发现这标准米比正确的长度短了2/10毫米。   这当然是不能接受的。“国家档案中的米未能符合一种极高的度量衡标准,”国际度量衡局名誉局长皮埃尔·贾考谟解释说,“还有,欧洲各国对于必须根据法国档案来制定他们的标准米,也不大开心。”因此,各国在1867年成立了一个国际机构,目的在于将公制国际化,并制定一套新的标准计量制度。这就产生了著名的白金标准米——国际米的原型。这白金标准米目前保存在法国塞夫勒市的布雷特伊尔馆里。   十九世纪末,科学家开始用镉灯发出的红色光线,极精确地给量度单位下定义。1960年,由于光谱学与原子物理学等学科的进步,科学家利用氪86原子所发出的橙色光线,厘定了新的标准米。这种氪光束的光谱纯度,将准确度提高至百分之十毫米内!   这方法使1米的长度成为:“等于氪86原子在能级2P10和5d5之间跃迁所发射的光波波长的1650763.73倍。”谁能想象还有比这更简单的规定!就在大约这时,神奇的单色光源——激光诞生了。度量衡学家怎肯轻易放过这一美妙的工具。但是在1983年10月的巴黎第17届度量衡大会上,科学家最后决议米的长度应该用物理学的一种基本常数来规定。这常数便是光速。   这就决定了“1米的长度等于光在空间于1/299792458秒所前进的距离”。这规定大概会维持很长的一段时间,因为光速似乎是不会很快就改变的。我们终于有了稳固的根据。   至于旺多姆广场上那块大理石碑又如何呢?1989年9月27日在那里举行的公制纪念仪式,发现它的误差很小,实长1.0021米。对这位历经二百寒暑的老者而言,实在很不错了。
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