米的单位从何而来？

1791年，法国科学家认为地球的大小是不变的，提出地球子午线四十分之一的长度应为一米，第一把横截面为4mm×25.3mm的标准米尺是用铂金制成的。这个标准米尺成为法国档案馆保存的世界上最早的原始米，单位“米”由此诞生。作为长度单位的基础，米本原在法国已经使用了84年。1875，1年3月，法国政府邀请美国、俄罗斯、德国、阿根廷、奥地利、丹麦、比利时等20个国家的代表在巴黎召开会议，同年5月20日(1999的21国际计量大会决定每年的5月20日为世界计量日)。公制公约的签署国已经接受了法国档案大米原型作为长度基准。在这次会议上，还决定国际计量局(BIPM)由各签约国共同出资，BIPM的地点确定在巴黎，目的是确保国际上公制的统一和发展。会议还决定根据法国档案公制度量衡制作30个基准公制度量衡，并作为备用长度标准发送给成员国。还要求定期送到巴黎与原装电饭煲对比。

1889年9月20日，第一届国际计量大会根据瑞士制造的原始米将“米”定义为“0℃时横截面为X形的铂铱合金直尺两端划线标记之间的距离。”这是国际计量局第一次给“米”下定义。然而，由于划线宽度的影响，科学家们对这种水稻原型的准确性并不满意。如何在不受环境影响的情况下提高水稻原型的准确性是科学家面临的一个主要问题。

“米”的第二个定义是在11国际计量大会上给出的，1960:“米等于1650763的长度。对应于真空中氪86原子2p 10和5d能级之间跃迁的73种辐射波长。”用自然基准代替物理基准是计量科学的一次革命。用光波波长定义“米”的主要好处是稳定，不受环境影响。只要符合定义中规定的物理条件，就可以复制。但在特殊的技术条件下，氪86很难使用，对科学家来说仍然不是理想的“大米原型”。用了23年就被淘汰了。

基于光速的不变性和激光良好的单色性，1983年的17国际计量大会将“米”定义为“光在真空中1/299792458s的时间间隔内传播的长度。”这是米的第三个定义。因为光速在真空中是不变的，所以参考仪更精确。

中国于1977年5月签署了《公制公约》，并参加了16国际计量大会。全国统一使用了相同的法定计量单位“米”，极大地促进了科技的进步和经济的发展。

从《马的屁股》到《光速》看人类科学精神的历史轨迹

俗话说:没有规则，就没有方圆。由此可见标准的重要性。但如果理解了早期标准制定的随意性，人们对标准的权威性就会大打折扣。在体积、重量、长度等标准的确定中，长度标准的确定是最早的，也是最随意的。

马屁股决定火箭助推器的宽度

一个众所周知的经典笑话讲的是一匹马的屁股。现代铁路的轨距是四英尺八点五英寸，因为轨距采用有轨电车轨道间距的标准。那么电车标准从何而来？原来有轨电车的标准是遵循马车的轨道标准。

那么为什么马车要采用这个标准呢？原来英国的车辙宽度正好是四英尺八英寸半。如果马车使用其他轨道，在英国的旧路上车轮很快就会损坏。那么英国道路的车辙宽度是从哪里来的呢？答案是古罗马人。包括不列颠在内的欧洲长途古道，都是罗马人为其军队铺设的，四尺八寸半是罗马战车的宽度。

你可以再问，罗马战车的宽度是怎么来的？答案很简单，因为是两匹马拖一辆战车的屁股宽度。

玩笑还没完，美国航天飞机的火箭助推器也摆脱不了马屁股的纠缠。原来火箭助推器造出来后，必须用铁路运输，铁路上必须有一些隧道，而隧道的宽度只比铁轨的宽度增加了一点点。

最后，代表现代最先进技术的火箭助推器的宽度，是由2000年前两匹马的屁股决定的。

身体部位决定长度标准

马屁股不是长度标准决定随机性的唯一例子。在古代，一个人的身体和某些部位，甚至某些动作，都可以作为长短标准的参考。

最早有记录的人工标准来自古埃及。埃及人用坚硬的花岗岩制成一肘，而这一肘是法老小臂的肘部到中指的距离，所以也叫腕尺。虽然这个标准的确定相当武断，但确实解决了一个很重要的问题。比如保证了金字塔的精确建造，胡夫塔金字塔的底长和平均边长之差只有0.05%，就得益于此。

古希腊人崇尚人体之美，于是找了一个美男子——古利乌斯(Courius)，以双手指尖之间的距离作为双手伸直时的长度标准，称他为倒立者。在古罗马，朱利叶斯·凯撒把他的部队行军2000步视为罗马帝国。后来英国人沿用至今，这就是一英里的由来。

公元9世纪，亨利一世在位时，大臣们被组织起来讨论一码应该有多长。大臣们为此争论不休，各说各的道理。亨利一世急了，他没想到这么简单的问题，大臣们都能忙得不可开交。拍着他的大腿说，别出声。一码是我鼻尖到指尖的距离。然后，代码的标准伴随着亨利一世的愤怒而诞生。

英寸的标准是十世纪英国国王埃德加的拇指关节长度。但在14世纪，英王爱德华二世颁布了“标准法定英寸”，即从麦穗开始连续三个最大麦粒的长度为一英寸。

脚的第一法则是成年人的脚的长度。但是，德国人显然不满意英国人的随意性。他们认为脚的长度因人而异。在使用的时候，人们基本上是根据自己的脚长来计算长度的，所以误差太大。于是在16世纪，他们找了16个从教堂出来的男人，把他们左脚的长度加起来除以16，得到平均脚长。这就诞生了我们现在使用的脚位标准。

中国长度标准的由来

不是只有外国人用身材和马屁股来定义长度标准。在中国，情况基本相似。唐代李世民以双步(每足一步)为大小标准，称为“步”，以300步为一里。五分之一步-一英尺。唐朝的尺子现在是0.303米，一里是454.2米。

据史书记载，在古代，人们“以摊手知君”，“以立高”，“以踏定一亩”。古人将中指中段的长度定义为一寸，直到现在，中医针灸一直沿用这个长度标准。

中国最早的长度标准物是安阳殷墟出土的商尺。这把骨尺是用动物骨头制成的。长17 cm，标有十个等长单位。由于缺乏史料，这把骨尺的原始标准不知从何而来，但根据古人制定长度标准的经验，极有可能是某一位祖先的手掌长。

到了春秋战国时期，各国诸侯都在自己的疆域内明确了长度标准。这个国王的手掌和哪个国王的小腿相继派上了用场，使得中国陆地的长度标准极其混乱，给国家之间的交流造成了极大的不便。直到秦始皇统一中国，其他诸侯的身体部位才开始退出历史舞台，统一秦国的长度标准。

从这个角度来说，把统一计量，秦始皇纳入历史教科书，作为历史功绩标记，确实有道理。

法国人创造了“公制世界”

如果没有法国人，今天的人可能很难在生活中摆脱“马屁股”和“小腿”的尴尬。众所周知，公制是当今世界上使用最广泛的长度单位。公制的确定和广泛使用不能不感谢法国人的贡献。

1791年，具有革命思想的著名科学家拉格朗日在法国大革命胜利后被选为法国度量衡委员会主席。在他的推动下，法国当局规定穿过巴黎的地球子午线的四十分之一应定义为1米。换句话说，1米等于地球极点到赤道距离的十分之一。

用与地球周长密切相关的长度单位，自然要比“马屁股”和“小腿”高很多。但问题是，你怎么知道地球子午线的长度？天文学家约瑟夫·德兰布尔和安德烈·尚美毅然接受了这个艰巨的任务。当时，在欧洲疯狂的革命和激烈的战争中，两位科学家冒着生命危险开始了他们的详细调查工作。

七年后，德兰布尔和尚美终于带着调查数据回到了巴黎。崇尚科学的拿破仑给了两位科学家很高的评价:胜利如过眼云烟，但这一成就将永存。

之后，法国度量衡委员会采用了两位科学家的测量量，用铂铱合金做了一个标准米尺，用于存档。这就是我们常说的“水稻原始人装置”。1812年法国颁布了公制，1837年在全国强力推行，使得公制率先在法国生根发芽。1875年，国际度量衡委员会在巴黎召开会议，确定公制为国际标准长度。包括法国、德国、美国和俄罗斯在内的17政府代表也签署了《公制公约》。

光速取代了“大米原始人”

随着科学技术对于长度标准的精确度越来越高，大米的原型开始出现无法满足科学技术的需求。起初，法国政府还根据原有的米器皿制作了几十把米尺，分发给公制公约成员国，并规定定期回来校正。但当以实物作为长度标准时，其误差一开始是无法被追求精度的科学家所接受的。

因为电饭煲的横截面，电饭煲的标准长度受到质疑。于是，一个更准确、无损的自然基准开始出现。在1960 11国际计量大会上，科学界重新定义了大米的标准。新标准规定，在真空中，氪86(氪的一种同位素)发出的各向同性橙色光的波长是1，650，763倍于1 m，显然这一规定摆脱了碾米机截面误差的困扰。

但是氪86的波长确实很难获得，各国使用起来也不方便。因此，人们认为真空中的光速是恒定的。1983年，国际计量局重新定义了大米的标准。即光在真空中一秒钟的传播长度是1米。这个标准一直沿用至今。