长度单位米的标准是怎么来的（由法国科学家研究）

人类对长度和距离的测量历史悠久，变化也是异常的丰富多彩。

从乱进级到十进制

从世界范围来看，度量衡的统一是人类运输和经济发展的必然结果。为了征税，需要统一计量，以便开展贸易和商品贸易。我国是世界上较早实行度量衡统一的国家。自公元前359年秦朝商鞅法修改后，统一度量衡律颁布。后来秦始皇统一全国，实行“车同轨、书同文”和统一度量单位的政策。

长度的基本单位是规则，大致是普通人从手腕到肘部的长度。到目前为止，小臂外侧的骨头也被称为尺骨。在秦朝，标准尺的长度约为23厘米今天。实际上，长度的测量仍然是混乱的。用于表示长度的其他单位如下：

拃，读zhǎ，指张开的拇指和中指（或小指）的长度。比如我们所说的一拃长。

庹，读tuǒ，成人双臂左右长。比如两庹长。

还有：五尺曰墨，六尺曰步，七尺曰仞，八尺曰寻，十尺曰丈，一百五十丈曰里，等等。

随着社会的进步，人们的活动和交往不断扩大，需要在更大范围内统一衡量和平衡的标准。一个理想的单位制度必须具备两个条件：一是基本单位要准确客观，二是进级相对科学。

我国统一的长度计量标准虽然建立较早，但并不科学。除基本单位规模外，还有“滩”、“庹”等非标准基本单位。另外，进度很不科学，包括不规则的步骤，如墨、步、任、搜、丈、里等。在国外，英国的长度制已经流行很长时间了，它的基本单位不仅是英尺，而且还有码，进位也是十进制数，与十进制的数制不统一，使用起来也不方便。

建立一个更科学的单位制后来落在法国的肩膀上。这是因为在18世纪末，法国创造了新的计量标准的客观条件：

首先，当时法国的计量标准非常混乱，每个地方都有自己的长度单位。即使在同一个地方，不同的行业也有不同的单位。长期以来，人们渴望改革，希望制定一个统一的长度标准；但在法国大革命之前，政府的权威还不够，或者政府对这个问题没有引起足够的重视。

第二，1789年法国大革命后，新政府高度重视计量单位改革，立即开始改革。

第三，18世纪末，法国出现了一批世界著名的科学家。新政府把改革托付给了这些科学家，使新的单位制能够牢固地建立在新发展科学的基础上。

1790年5月8日，法国国民议会宣布对计量衡进行改革，并委托法国科学院决定如何规范度量衡。法国科学院成立了一个委员会来处理这个问题。该委员会由数学家和力学专家拉格朗日、力科学家和天文学家拉普拉斯、化学家拉瓦西、测量仪器设计师德邦达、科学院秘书等组成。拉格朗日是委员会主席。

委员会做的第一件事就是充分利用拉格朗日提出的以十进制为标准单位的建议。1790年10月27日，委员会决定将计量单位定为十进制。这样，计量单位的十进制与长期形成数的十进制是一致的，给计算带来了极大的方便。

从海里到米

委员会做的第二件事是讨论长度和质量的单位。他们决定用从赤道到北极的百万分之一米作为米，百分之一米作为厘米，1立方分米的纯水作为基本质量单位。1791年3月30日，法国国民议会通过了这项提案。这些基本单位的编制原则，必须以自然界的客观量为基础。此后，法国科学院的许多专家致力于标准量的测量和测定。

法国国民议会大厦

之所以采用从赤道到北极十分之一米的长度单位，是基于这样的思考：15至16世纪，随着世界航海事业的迅速发展，一种与航海密切相关的长度单位非常流行，那就是海洋。一海里大约是地球大圆角度的一分钟。这对导航非常方便。只要测量星空与原始位置的差值，就可以直接得到距离。新的长度单位也应完全满足航海的要求，因此大圆的1/4，即赤道到北极长度的1/10百万分之一，被视为1米。当时，委员会原计划将直角度从90°改为100°，但后者未能实现。如果计划最终实现，沿大圆1°航行100公里将非常方便。

接下来，我们需要测量地球子午线的长度。天文学家约瑟夫·德·兰布尔和安德烈·迈尚毅然接受了这一重要任务。他们同意从巴黎出发，背着背行走，完成从敦刻尔克到巴黎再到巴塞罗那的地球子午线测量。博学的德·兰布尔从巴黎北上，细致的麦尚从巴黎南下。一旦他们到达各自的目的地敦刻尔克和巴塞罗那，他们就开始测量他们之间的距离。最后，根据实测数据，他们算出了一米的长度。然而，当时法国正处于资产阶级革命的狂潮之中，社会一片混乱。这两位科学家经常冒着被追捕的危险。在巴黎郊区，德兰布尔多次避开狂热分子的追击，几次差点被送上断头台。在法国和西班牙的激战中，迈尚作为法国间谍被拘留。

经过七年的跋涉，德·兰布尔和迈尚终于在法国南部的卡尔卡松要塞相遇。当他们带着调查数据回到巴黎时，拿破仑·波拿巴已经成为法国的新统治者，法国政局已经恢复稳定。巴黎人民像英雄一样欢迎他们。提倡科学的拿破仑也对他们给予了高度评价：“胜利就像过眼云烟，但这一成就将永垂不朽。”

巴黎国际科学委员会还用纯铂制作了一根一米长的金属棒，以纪念两位科学家的探索活动。

1812年，法国颁布了“米制”，并于1837年起在全国推行，使米制首先在法国生根发芽。

1875年，国际度量衡理事会在巴黎召开会议。法、德、美、俄等17国政府代表共同签署了《公制公约》，同意成立国际度量衡局，承认公制是法国大革命诞生的最大科学事业。“米”被确定为国际标准长度单位，一直沿用至今。

从“档案米”到光波米

不幸的是，从事测量工作的天文学家犯了一个小错误，导致1米的长度比规定长度短了0.02毫米。后来，通过精确的卫星测量，人们发现从地球极点到赤道的经度为100022.9万米，而不是梅尚测量的1000万米。也就是说，1米的标准长度单位比规定长度短0.02毫米。著名科普作家肯·奥尔德曾在《万物衡》杂志上披露，当麦尚回到巴黎时，他发现自己的测量有误，因为他在同一个地方的两个测量不符。这个错误造成的内疚让梅尚日夜不安，精神濒临崩溃。为了改正错误，他又到野外测量，在测量的途中死于疟疾。

1799年，法国科学家根据测量结果制作了一根横截面为3.5mm×25mm的铂金棒，棒两端的距离定为1m，交法国档案馆保管。因此，这种铂金棒也被称为“文件米”。这是“米”的最早定义。

由于“档案米”变形严重，1872年放弃了“档案米”的定义，采用铂铱合金（90%铂和10%铱）作为长度单位。原始米器是根据“档案米”的长度制作的。当时共制作了31件，横截面大致呈X形。“档案米”的长度被刻在尺子的凹槽（中性面）上，两条线的宽度为6-8微米。

1889年，在第一届国际计量大会上，国际计量局认证的31米中最接近0℃时“档案米”第6号米原器被选为国际米样机。作为世界上最权威的长度基准，它被保存在巴黎国际计量局的地下室，其余的标尺作为辅助标尺分发给参与国。按惯例，当环境气温为0℃时，原表两端与中线的距离为1米。

1927年，第七届国际计量大会对计量的定义作了严格的规定。除温度要求外，还提出原仪表必须保持在1标准大气压下，并对其放置方法作了具体规定。

但是，以米为客观标准存在着材料变形、测量精度低（仅0.1微米）、难以满足计量等精密测量的需要等缺点。另外，如果原来的米器损坏，就没有复制的依据。特别是复制品很难保证与原米具完全一致，这给使用国带来了困难。因此，以自然量价值为单位基准的思想一直是人们所向往的。

20世纪50年代，随着同位素光谱光源的发展，发现了宽窄的氪86同位素谱线。随着干涉技术的成功，人们终于找到了一种不易破坏的自然标准，即以光波长为单位的自然标准。

1960年，第十一届国际计量大会对米的定义作了如下修改：“米的长度等于氪86原子2p10和5d1能级跃迁真空辐射波长的1650763.73倍”，这一自然基准性能稳定，不存在变形问题，是一种理想的测量方法易于复制，精度高。1963年，我国建立了氪86同位素长度基准。仪表定义变更后，原仪表仍保留在国际计量局。

“火星气候探测者”号

随着科学技术的进步，自20世纪70年代以来，对时间和光速的测量已经达到了非常高的精度。因此，在1983年10月于巴黎举行的第17届国际计量大会上，通过了一个新的米的定义：“米是光在真空中以1/299792458秒的时间间隔行进的长度。”

用新的米定义取代了基于谱线波长的米定义。

从“自家米”到“国际米”

采用国际单位可以使我国更快地与国际科学界、工商界接轨，是一个国家对外开放的标志。

1908年，清政府制定了该制度的规模和实施条例。国际权威局应邀生产铂铱合金和镍钢合金原辅材料，次年生产并运回中国。1928年，颁布了《计量衡算法》，规定以“万国公制”为标准体系，并临时以“市场制”为过渡辅助体系，1公尺为3市尺，1公升为1市升，1 公斤为2市斤。城市体制的改革适应了人们的生活习惯，与公制的转换很简单，逐渐为公众所接受。1949年以后，市政系统在全国范围内普及。

1984年，国务院发布命令，根据国际单位制和一些非国际单位，采用中华人民共和国法定单位（以下简称法定单位）。当时，考虑到公众的习惯，中药方剂的计量仍保留在市场上；1979年1月1日，中药方剂计量开始采用公制。自1991年1月1日起，法定单位制成为我国唯一的法定计量单位。

到目前为止，世界上224个国家和地区，大多采用国际单位制，只有美国、缅甸和利比里亚仍坚持采用英制，拒绝使用公制。后两个国家可能是由于习惯问题，而美国拒绝它作为科技、工业和教育的领导者。

不过，美国为此也付出了代价，除了大量单位转换给教学和交流带来不便外，也造成了巨大损失。1999年，美国宇航局的“火星气候探测者”号，按照科学家的预测，它距离火星比科学家预测的近了60英里（96千米）左右。。这不是因为时空关系的问题，而是火星气候探测者”号研制过程中两个测量单位之间的矛盾。美国宇航局的科学家在计算中使用公制单位（如米和厘米），但提供导航软件的洛克希德马丁公司的工程师却使用了英制单位，如英尺、英寸等。因此，由于测量单位的失误，耗资8000万英镑、的火星气候探测者”号最终还是“葬身”在了火星的表面。