互动科普

在现代产业的发展中，“正确测量物体的长度”这一项是不可或缺的。

一直以来，人类都在孜孜不倦地找寻更准确的长度基准（单位）。在古埃及，以成年人的肘到中指指尖的长度作为长度单位，称为“腕尺”（cubit，也译作“肘尺”），1腕尺约折合现在的0.523～0.529米。古代苏美尔人使用的腕尺，其长度也非常接近，约折合现在的0.519米。而在《圣经》中，著名的诺亚方舟的长、宽、高，干脆就是用腕尺来描述的（300腕尺长，50腕尺宽，30腕尺高）。

在古代，像这样使用人体的一部分作为长度单位的国家和地区还有很多。但是，这种基准显然存在相当大的个体差异和地域差异，无法在全世界成为统一的长度基准。　　

18世纪90年代，一项在世界范围内推进统一长度基准的运动在法国展开，大家开始使用“米”作为长度单位。人们规定1米为从北极到赤道的子午线长度的1/10000000。

但是，当时测量子午线的长度十分困难，所以仅测量过一次。以这一结果为基础，人们制作了铂金质地的米原器。之后在1889年召开的第1届国际计量大会上，这个用铂铱合金制作的器具成为长度基准，被称为“国际米原器”，并规定米原器上两条刻线之间的距离为1米。

不过，米原器受热会膨胀，遇冷会收缩，而且经过常年腐蚀长度也会改变，所以刻线之间的距离已无法作为正确的基准使用了。

到了1960年，人们不再依赖地球或原器等“具体的物质”，而是应用自然现象作为长度的基准。氪86的原子在一定条件下会放出、吸收特定波长（相邻两个波峰的距离）的光，这个波长开始被作为长度基准使用。但是，这种波长也有误差问题。

于是在1983年第17届国际计量大会上，决定将光速作为长度单位的基准。科学家们使用激光和原子钟多次测定后，得到了真空中的光速（c）为每秒299792458米。

光速不会受到光的波长、光源运动及光线行进方向等因素的影响，也不会随时间推移而发生变化。于是，今天的科学家们把1米定义为“光在真空中行进1/299792458秒所经过的距离”。

子午线、原器、光速，长度的基准变化巨大

“米”这一单位在最初使用时，是以子午线长度为基础决定的，后来使用米原器这种人造器具来确定1米的长度，到了1983年，开始利用恒定的光速作为长度的基准。现在，国际公认1米等于“光行进1/299792458秒的距离”。

我们在测量身边东西的长度时，会用到直尺或卷尺。但是在机械加工等需要精确测定长度的场合，就必须要使用更为精密的尺子。

精密尺子的精度必须经过严格检测，这时就需要使用不锈钢或陶瓷材质的“块规”了。使用精密的尺子测量长度一定的块规，就能知道尺子的刻度是否精确。

当然，这种块规的长度也是经过了严密测定的。通常，块规的精确长度利用激光来测量。

（本文发表于《科学世界》2013年第1期）