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米(meter)国际单位制的长度单位“米”(meter,metre)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长度单位米，1791年获法国国会批准。国际单位制的长度单位“米”(meter,metre)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长度单位米，1791年获法国国会批准。为了制造出表征米的量值的基准器，在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下，于17921799年，对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年根据测量结果制成一根35毫米25毫米短形截面的铂杆(platinum metre bar)，以此杆两端之间的距离定为1米，并交法国档案局保管，所以也称为“档案米”。这就是最早的米定义。 国际计量局保存的米原器由于档案米的变形情况严重，于是，1872年放弃了“档案米”的米定义，而以铂依合金（90的铂和10的铱）制造的米原器作为长度的单位。米原器是根据“档案米”的长度制造的，当时共制出了31只，截面近似呈X形，把档案米的长度以两条宽度为68微米的刻线刻在尺子的凹槽（中性面）上。1889年在第一次国际计量大会上，把经国际计量局鉴定的第6号米原器（31只米原器中在0时最接近档案米的长度的一只）选作国际米原器，并作为世界上最有权威的长度基准器保存在巴黎国际计量局的地下室中，其余的尺子作为副尺分发给与会各国。规定在周围空气温度为0时，米原器两端中间刻线之间的距离为1米。1927年第七届国际计量大会又对米定义作了严格的规定，除温度要求外，还提出了米原器须保存在1标准大气压下，并对其放置方法作出了具体规定。 但是使用米原器作为米的客观标准也存在很多缺点，如材料变形；测量精度不高（只能达01m）。很难满足计量学和其他精密测量的需要。另外，万一米原器损坏，复制将无所依据，特别是复制品很难保证与原器完全一致，给各国使用带来了困难。因此，采用自然量值作为单位基准器的设想一直为人们所向往。20世纪50年代，随着同位素光谱光源的发展。发现了宽度很窄的氪86同位素谱线，加上干涉技术的成功，人们终于找到了一种不易毁坏的自然标准，即以光波波长作为长度单位的自然基准。 1960年第十一届国际计量大会对米的定义作了如下更改：“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165076373倍”。这一自然基准，性能稳定，没有变形问题，容易复现，而且具有很高的复现精度。我国于1963年也建立了氪86同位素长度基准。米的定义更改后，国际米原器仍按原规定保存在国际计量局。 随着科学技术的进步，70年代以来，对时间和光速的测定，都达到了很高的精确度。因此，1983年10月在巴黎召开的第十七届国际计量大会上又通过了米的新定义：“米是1299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。这样，基于光谱线波长的米的定义就被新的米定义所替代了。 实际上，米是被定义为光在以铂原子钟测量的0.000000003335640952秒内走过的距离（取这个特别的数字的原因是，因为它对应于历史上的米的定义按照保存在巴黎的特定铂棒上的两个刻度之间的距离）。同样，我们可以用叫做光秒的更方便更新的长度单位，这就是简单地定义为光在一秒走过的距离。现在，我们在相对论中按照时间和光速来定义距离，这样每个观察者都自动地测量出同样的光速（按照定义为每0.000000003335640952秒之1米） 。没有必要引入以太的观念，正如麦克尔逊莫雷实验显示的那样，以太的存在是无论如何检测不到的。然而，相对论迫使我们从根本上改变了对时间和空间的观念。我们必须接受的观念是：时间不能完全脱离和独立于空间，而必须和空间结合在一起形成所谓的空间时间的客体。“米”的由来及误差米本应是从极点到赤道距离的一千万分之一。但是根据一项发现，米事实上没有那么长。 获奖科学读物作者肯奥尔德在一本书里说，两位在世纪受命算出米有多长的法国天文学家在计算中出现了小小的失误，因而使米比实际应有的距离短了毫米。更糟的是，这两位科学家知道自己弄错了，但由于不知道怎么改正，他们就把错误掩盖起来。也就是说，这个错误一直保留到今天。 年，法国科学院决定创造一个全球通用的量度单位：这个单位将是北极到赤道距离的千万分之一。为此，两位法国天文学家从巴黎出发，相背而行。他们要测出从敦刻尔克经由巴黎到巴塞罗那的子午线弧段。 博学多才的让巴蒂斯特约瑟夫德朗布尔向北走，细致认真的皮埃尔弗朗索瓦安德烈梅尚往南走。 一旦两人达到目的地，他们就开始测量彼此之间的距离。在七年的时间里，这两位科学家的足迹穿越了革命战火纷飞的法国大地。德朗布尔曾在巴黎郊外幸运地躲过断头台，梅尚则在法国与西班牙的战争中一度困在敌后并被囚禁。 但是，两人终于在南部要塞卡尔卡松会合。他们从那儿返回巴黎，把获得的资料交给一个国际委员会。人们像迎接英雄一样迎接他们，并做成一根米长的纯铂棒来纪念他们的计算结果。 法国当时的新统治者拿破仑波拿巴称：“胜利如过眼烟云，但这项成就将永存于世。” 然而，没人知道，梅尚发现自己的计算有误，但他把错误掩盖了起来。正是这种负罪感使他过早地离开了人世。 奥尔德博士在万物的尺度一书中称，梅尚发现，他在两个夏天从同一个地方得到的读数不能吻合。根据现代卫星的测量结果，从极点到赤道的经线长，米。 奥尔德博士说，这种误差是测量仪器表面的细微磨损造成的。 梅尚的书信表明，发现自己的失误后，他几乎濒临疯狂。为了修正这一错误，他再次出行。最后死于疟疾。 奥尔德认为，梅尚可能对自己过于苛刻了，他和德朗布尔给自己制定的目标几乎根本无法实现。 他说：“从根本上说，他们做出了地球是规则球体的错误假设；事实表明，地球表面有起伏。”千克(kg)千克，(符号kg或)为国际单位制中量度质量的基本单位，千克也是日常生活中最常使用的基本单位之一。一千克的定义就是国际千克原器的质量，几乎与一升的水等重。千克是唯一一个有国际单位制词头的基本单位，也是唯一一个仍然使用人工制品作定义的国际单位（其他单位都用基础物理特性作定义，以便于在不同的实验室内复制）。历史沿革国际单位制中米、千克、秒制的质量单位，也是国际单位制的7个基本单位之一。法国大革命后，由法国科学院制定。原计划制作的是新颁布的质量的主单位克的标准器，但因为当时工艺和测量技术所限，故制作了质量是克的1000倍的标准器，即千克标准原器这也是国际单位制中质量单位是千克而不是克的原因。最初的定义和长度单位有关；1791年规定：1立方分米的纯水在4时的质量 ，并用铂铱合金制成原 千克器，保存在巴黎，后称国际千克原器。1901年第3届国际计量大会规定：千克是质量(而非重量)的单位，等于国际千克原器的质量。千克用符号kg表示。千克力是工程技术中常用的计力单位，规定为国际千克原器在纬度45的海平面上所受的重力。符号为kgf。工程技术书中常把“力”字省略，因此易与质量单位混淆，故上世纪我国曾规定使用重力又称重量，单位是千克力。 2008年04月,位于不伦瑞克的德国国家计量研究院的研究人员表示，他们将采用直径10厘米(4英寸)的纯硅体去界定比现在的千克质量定义更为标准的度量方法。目前，一个质量与千克最接近的铂铱圆柱体，作为国际统一重量单位一直存放在法国巴黎郊外戒备森严的金库内，但是由于消耗与磨损，它的质量正慢慢地减少，基本单位的准确性受到影响，误差越来越大。 新的纯硅体确实十分特殊，耗资200万欧元(约合320万美元)打造。纯硅体合俄罗斯、澳大利亚和德国科学精英之力，用时五年制造，重量无限接近于一千克，是完美的球体，纯度极高，99.99%的材料是一种称为硅28的硅同位素。德国不伦瑞克的科学家将从现在开始对纯硅体实施数千次实验，以测算制成它的硅原子数量。 千克 质量的性质千克是质量的单位，而质量就相当于日常说的一样东西有多“重”。然而，质量实际上是一个带“惯性”的性质；也就是说，一物体会在无外力的情况下倾向于保持既有的速度。当一质量为一千克的物体在一牛顿的力作用下，会以每秒平方一米的加速度（约相等于地球重力加速度的十分之一）加速。 物质的重量完全随本地的引力强度而定，而质量则不变（设该质量并非以相对论性速度相对于观察者运动）。相应地，在微引力下的宇航员不需任何力气就能举起太空舱内的物体；因为物体“没有重量”。然而，物体在微引力下仍保有其质量，宇航员需使出十倍的力才能把十倍质量的物体以相同的加速度加速。 千克 历史早期定义1795年4月7日，克在法国被规定为相等于“容量相等于边长为百分之一米的立方体的水于冰熔温度时的绝对重量”。由于商贸一般涉及的质量远比一克大，又由于以水为标准的质量既不方便又不稳定，所以为了商业法规必需制造出质量水定义的实化仪。于是，人们制造了一个临时的质量标准：一块金属人工制品，质量为克的一千倍千克。 同时，准确判定一立方分米（一升）的水质量的工作也展开了。虽然千克定义规定的水温0 C是非常稳定的温度点，但是科学家们经过多年的研究决定于1799年在定义中改用水最稳定的密度点，也就是水达到最大密度时的温度，当时的量度结果为4 C他们断定在最大密度时一立方分米的水相等于4年前临时千克标准目标质量的99.9265%。同年，也就是1799年，人们制造出一块纯白金的原器，其目标就是原器质量会相等于（当时科学上许可地尽量接近）4C时一立方分米的水。该原器于六月被呈上国家档案局，并于1799年12月被正式定为“档案局千克”（Kilogramme des Archives），而一千克的定义就相等于其质量。这个标准维持了九十年。 国际千克原器自1889年起，国际单位制将千克的大小定义为跟国际千克原器（在专业度量衡学中很多时候会把它缩写为“IPK”）的质量相等。IPK由一种铂合金制成，这种合金叫“Pt?10Ir”，即90%铂及10%铱（按质量比）；然后把这种合金用机器造成39.17mm的直立圆柱体（高度=直径），这样做可以把表面积减至最低。比起纯铂的档案局千克，新加进去的10%铱改善了硬度，但同时保留铂的许多长处：对氧化的高度抵抗性、极高密度、良好的导电与导热性以及低磁化率。IPK与其六件姐妹复制品都被存放在国际计量局（BIPM）位于巴黎郊区的总部下层的储藏室内，有环境监控的保险箱里。（见下面的外部图片）开启保险箱需要三条被分开保管的钥匙。IPK的正式复制品可供其他国家作她们的全国标准之用。这些复制品大概每50年就要跟IPK比对一次。 IPK是1879年制造的三个圆柱体之一。1883年，IPK的质量被发现跟八十四年前的档案局千克的一致，并在1899年的第一届国际度量衡大会中被正式指定为千克。维也纳标准海水（有严格同位素控制的纯净水）密度的现代测量指出一立方分米的水，在最大密度时（3.984C）比一千克只差25.05ppm。这个微小的差别，与IPK跟档案局千克质量一致这个事实，说明了超过209年前科学家们在量度水密度及制造档案局千克的技艺是相当高超的。 千克 国际千克原器的稳定性图为各原器随时间的质量变动，其中K21K40为各国的国家原器，K8(41)注 4与K32为IPK的姐妹复制品。所有质量变动都是相对于IPK的。1889年的原值偏移量都被相对于IPK地零化。10以上的量度都是相对的；并没有可以判定以上哪个原器是相对于大自然最稳定的历史数据。很有可能地，在这100年间所有原器的质量都增加了，而K21、K35、K40及IPK只是被其他的增加得较少而已。 定义来上说，IPK质量的量度值误差为整零；IPK就是千克。然而，IPK因时间而成的质量变量，可经由比对世界各地正式复制品质量判定出来，这个过程被称为“定期核准”。例如，美国拥有四个90%铂/10%铱的千克标准仪，其中K4和K20是1884年制的原批中四十个复制品的两个。K20被指定为美国质量的国家首席标准。这两个原器，跟其他国家的一样，都要定期送回BIPM作质量核准。 需要指出的是，没有一个复制品的质量准确地等于IPK；它们的质量经过校准，得出的偏差值会被存盘。比方说，美国的国家首席标准K20，1889年最初的正式质量为1 kg?39 g；也就是说K20比IPK轻39 g。1999年的上一次核准指出其质量准确地等于1889年的原值。跟这种小差异相当不同的是，美国的检核标准，K4的质量持续地相对于IPK下降这都是有原因的。检核标准比首席标准要常用得多，所以很容易被刮及受到各种磨损。K4最初送抵时的正式质量为1 kg?75 g，但到1989年经正式校准后质量为1 kg?106 g，而十年后则是1 kg?116 g。在这110年间，K4相对于IPK轻了41 g。 除检核标准可能受到的一般磨损外，就算被小心收藏的国家原器也会因不同的原因而产生相对于IPK的质量变动，当中原因有已知的，也有未知的。由于IPK与它的复制品都被存放于空气中（尽管有两层或以上的钟罩），它们还是会经由表面吸附大气层中的灰尘而获得质量。因此会用一种称为“BIPM清洁法”的手续来清洁它们，这种方法是BIPM于1939至1946年间开发的，当中手续有用沾有等量乙醚和乙醇的油鞣革轻轻擦拭，用蒸馏过两次的水进行蒸气清洁，以及让原器在核准前先放7至10天。秒(second)时间单位秒是国际单位制中时间的基本单位。 国际单位制词头经常与秒结合以做更细微的划分，例如ms（毫秒，千分之一秒）、us（微秒，百万分之一秒）和ns（纳秒，十亿分之一秒）。虽然国际单位制词头虽然也可以用于扩增时间，例如ks（千秒）、Ms（百万秒）和Gs（十亿秒），但实际上很少这样子使用，大家都还是习惯用60进制的分、时和24进制的日做为秒的扩充。 世界公认的秒在现行国际单位制下，在1967年召开的第13届国际度量衡大会对秒的定义是：铯133原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间。这个定义提到的铯原子必须在绝对零度时是静止的，而且在地面上的环境是零磁场。在这样的情况下被定义的秒，与天文学上的历书时所定义的秒是等效的。 秒的国际标准符号可以参考。 秒的古代起源汉朝以前，“时”指季节，“一时”相当于现在的一季。一年有四季，所以一年又叫“四时”。 汉朝以后，“时”不再表示季节，而是用来表示计算时间的单位了。当时，人们把一天平均分成12个“时”，“一时”等于现在的两个小时，人们习惯把这个“时”称为“时辰”。在一些古典书籍中，我们也经常会看到“时辰”这两个字，有不少人误认为一个时辰就是现在的一个小时，其实这是不正确的。像古代表示夜间时间的“一更天”、“二更天”的“更”就是指时辰，一更到二更，二更到三更都是相隔两个小时。 后来，人们又把一天平均分成24份，每份仍用“时”来表示。这时的“一时”就是现在的一个小时，只相当于过去（汉朝以后）“一时”或“一个时辰”的一半，所指的时间缩短了。接着，人们又把一小时分成60等份，每份的时间叫1分，把1分又分成60等份，每份的时间叫1秒。这样，时、分、秒就确定下来了。 与其他时间单位的关系1 国际秒相当于： 1/60 分 1/3,600 时 1/86,400 日 （国际天文联合会的时间单位） 1/31,557,600 儒略年（国际天文联合会的时间单位） 历史的起源本来， 时被分为60分，分又分割为60秒。在有些语系中，像是波兰语（tercja）和阿拉伯语（），秒也以60进位制被再细分，但在现代，都是以十进制法来细分小数点以下的时间。 六十进位制来自巴比伦，她们以六十这个因素做为计算数量的单位。但是巴比伦人并没有将时分割为60分，而是古埃及将一日分为12时的白天和12时的夜晚，她们也这样子来区分四季。古希腊天文学家，包括希巴谷和托勒密，定义太阳日的24分之一为时。 以六十进制细分时，使得秒是一太阳日的86,400分之一。此处虽然如此表示，但很难相信古希腊人需要定义秒古希腊的时间周期，像是平朔望月定义得非常精确，因为他们不是观察单一的朔望月，而是以相距数百年的食来测量朔望月的平均长度（日数）。不过，发展出摆钟来保持平时（相对于日晷所显示的视时），使得秒成为可测量的时间单位。秒摆的摆长在1660年被伦敦皇家学会提出作为长度的单位，在地球表面，摆长约一米的单摆，一次摆动或是半周期（没有反复的一次摆动）的时间大约是一秒。 在1956年，秒被以特定历元下的地球公转周期来定义，因为当时天文学家知道地球在自转轴上的自转不够稳定，不足以作为时间的标准。纽康的太阳表以1900年的暦元描述太阳的运动，所依据的是1750年至1892年的观测。In 1956.秒的定义如下： 自历书时1900年1月1日12时起算的回归年的31,556,925.9747分之一为一秒 在1960年，这个定义由第十一次的国际度量衡会议通过。虽然这个定义中的回归年的长度不能进行实测，但可以经由线性关系的平回归年的算式推导，因此，有一个具体的瞬时回归年长度可以参考。因为秒是用于大半个20世纪太阳和月球的星历表中的独立时间变量（纽康的太阳表从1900年使用至1983年，布朗的月球表从1920年使用至1983年），因此这个秒被称为历书秒。 随着原子钟的发展，秒的定义决定改采用原子时做为新的定义基准，而不再采用地球公转太阳定义的历书秒。 经过多年的努力，英国国家实验室的路易斯埃森和美国海军天文台的威廉马克维兹测量出铯原子的超精细跃迁周期和暦书秒的关系。使用过去普通的测量方法，接收来自无线电台、WWV的讯号，使用一个原子钟来测量时间，他们确定了月球相对于地球的轨道运动，也推断出太阳表面可能有相对于地球的运动。结果，在1967年的第13届国际度量衡会议上决定以原子时定义的秒作为时间的国际标准单位： 铯133原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间。 在70年代体认到重力时间膨胀会导致在不同高度的原子钟有不同的秒，因此每个原子钟都必须改正为在平均海平面的高度，以取得一致的秒（大地水平面的自转约改变1010的秒长，在1977年开始修正并且在1980年已经制度化了。）。用相对论的术语来说，秒被定义成在转动的大地水平面上原时。 在1977年，在BIPM的会议中又重