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世界計量日│科學史上的今天:5/20

自古以來,人類社會免不了需要一套有標準可循的度量衡。然而不同時代與不同地區所制定的標準不但千奇百怪,還往往沒有客觀的標準。以長度來說,古埃及人用男性肘關節到最遠端指尖的距離作為一腕尺(cubit);十二世紀的英王亨利一世規定一碼是他的拇指到鼻尖的距離,到了十四世紀,愛德華二世又規定一英吋是三顆大麥首尾相連的長度。

直到十八世紀末,法國才率先制定放諸四海皆準的長度單位。1789年法國大革命成功後,國民議會要求法國科學院制定一套標準度量衡,結果法國科學院在1791年提出以北極通過巴黎到赤道之子午線的一千萬分之一(也就是地球大圓周長的四千萬分之一)作為標準單位,稱為公尺(法文 mètre 為測量之意)。同時建議採十進位制。

經過七年多的實地測量才終於測出巴黎子午線從北極到赤道的距離,巴黎科學院據以做出一公尺長的鉑金原器當作標準。拿破崙恰在 1799 年發動政變取得政權,在他的大力支持下,法國全面採行公制。隨著法國在歐陸取得主導地位,歐洲許多國家也跟著使用公制。

1875 年的今天,17 個國家在巴黎共同簽署了「公制公約」,同意統一使用法國的公尺與十進位制;並成立「國際計量局(或稱國際度量衡局)」,負責制定長度、質量、時間、與其它物理單位的國際標準。為了紀念「公制公約」這個重要的起步,1999 年的國際計量大會決議將每年的 5 月 20 日訂為世界計量日(World Metrology Day)。

這個紀念日似乎不大有人注意,就像度量衡在日常生活中也是默默扮演著重要的角色。若沒有一致的計量單位與精確的基本數值,生活將會大亂,例如網際網路與衛星導航就將無法正常運作。1999 年 9 月,NASA發射探測火星氣候的衛星好不容易飛抵火星,就因為軟體中部份數據採用英制卻未被發現,以致計算錯誤而沒有進入預定軌道,燒毀於火星大氣層中;1.25 億美元就此付之一炬。

一百多年來,國際計量局定期召開大會,陸續制定更精準、更完善的標準單位,例如一公尺的定義現在就改為「光在真空中於 1/299792458 秒內行進的距離」。不過唯獨公斤至今仍以存放於國際計量局的圓柱體砝碼做為標準。但實體總會有所損耗,無法作為永恆不變的標準,因此原定 2014 年十一月召開的大會將訂出公斤新的定義,結果卻未達成共識,只能期待下一次的會議了!

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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