要測量物體的長度,就必須有測量工具——尺子,大家比較熟悉和常用的尺子有木尺、鋼尺、皮尺、塑料尺,此外在觀察中工程人員常用的還有游標(biāo)卡尺、千分尺(螺旋測微器)等。
然而在很久很久以前,各個(gè)國家或不同地區(qū)雖然也都有各自的“尺子”,可是這些尺子都是在人們身上的,通常是用身體的某個(gè)部位作為測量標(biāo)準(zhǔn)。比如,我國古代曾用張開的大拇指與中指之間的距離作為“尺子”,叫做一“拃”(現(xiàn)在廣大的農(nóng)村仍有沿用),古書籍中則以中指中節(jié)的長度作為“一寸”,直到現(xiàn)在針灸時(shí)尋找穴位仍然沿用這種尺度;古埃及則用一個(gè)中指的寬度作為“尺子”,叫做“一指”,二十四個(gè)“指”為一個(gè)“前腕”;德國在十六世紀(jì)使用的“尺子”叫做“羅特”,一“羅特”為十六個(gè)腳掌的長度;俄羅斯古時(shí)候是以左右兩手平伸的長度作為“尺子”,叫做“大權(quán)”,以拇指與食指張開的距離為“尺子”,叫做“小權(quán)”;英國則用腳的長度作為“尺子”,叫做“英尺”,現(xiàn)在仍在使用。
關(guān)于英國采用腳長作為“尺子”,還有一段有趣的故事呢!據(jù)說很早以前,英國商人因沒有統(tǒng)一的“尺子”,在市場交易中經(jīng)常發(fā)生糾紛。一次,一胖一瘦兩位大臣,各自用自己的腰圍作為標(biāo)準(zhǔn),測量同一塊布的長度,瘦子說有“十圍”,胖子說有“七圍”。于是兩人因此爭執(zhí)不下,便鬧到了皇帝查理曼那里,讓皇帝進(jìn)行裁決。查理曼大帝也束手無策,又氣又急因此便腿一伸,腳一蹬,暈了過去。這時(shí)有一個(gè)“聰明”的大臣以為是皇帝伸出腳來作為“尺子”,于是便急急忙忙地用皇帝的腳長作為“尺子”來量取這塊布的長度。當(dāng)皇帝醒來后得知侍臣們用他的腳作為“尺子”來量取長度,并平息了一場風(fēng)波后,于是便正式宣布用他的一只腳的長度作為一“英尺”,所以至今英語中“英尺”與腳(足)仍然使用同一個(gè)單詞“foot”。
另外,我國夏禹以自己的身高作為“尺子”,定為一丈,“一丈”的十分之一作為“一尺”。
從古到今,不同的時(shí)代,不同的國家,用過不同的長度單位,這些長度單位的規(guī)定,在一定的范圍內(nèi)統(tǒng)一了量度標(biāo)準(zhǔn),起到了積極的作用。
以上的一些事例說明,隨著生產(chǎn)的發(fā)展和交換的產(chǎn)生,人們迫切地需要有一個(gè)統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)。首先,作為測量標(biāo)準(zhǔn)的“尺子”必須是客觀的,由于不同的人的手指有長短之分、粗細(xì)之別,腿與胳膊也有長短之別,雖然它們具有時(shí)刻攜帶、使用方便的特點(diǎn),但畢竟不夠準(zhǔn)確。
我國是最早把“尺子”從身體上移到其它物體上的國家,在《孫子算經(jīng)》里就曾寫道:“度之所起,起于忽。欲知其忽,蠶吐絲為忽,十忽為一絲,十絲為一毫,十毫為一厘,十厘為一分,十分為一寸,十寸為一尺,十尺為一丈?!豹?/p>
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和各國貿(mào)易往來的快速增加及便于交流,人們迫切地需要有一個(gè)統(tǒng)一的、準(zhǔn)確的國際標(biāo)準(zhǔn)“尺”。大約在1790年,法國科學(xué)家做出了規(guī)定:以通過法國巴黎的地球子午線的長度的四千萬分之一作為一米;1889年,根據(jù)對子午線的測量結(jié)果,國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會用鉑銥合金制成了世界上第一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的國際標(biāo)準(zhǔn)“尺子”,叫做國際“米原器”。嚴(yán)格說來,“米原器”也有缺點(diǎn),比如當(dāng)溫度、壓力、放置狀態(tài)等發(fā)生變化時(shí),它的長度也會隨著發(fā)生變化。
鑒于此,科學(xué)家們長期以來一直致力于尋找一種天然的長度標(biāo)準(zhǔn)。1960年10月,第十一屆國際計(jì)量大會確定氪-86的同位素?zé)粼谡婵罩邪l(fā)出的橙黃光波波長的1650763.73倍作為“一米”的標(biāo)準(zhǔn)長度,其精確程度可以達(dá)到0.001微米,約相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的十萬分之一。因?yàn)楦鲊伎梢灾圃祀礋?,不必去國際計(jì)量局里核對“米尺”,這樣就避免了國際“米原器”的缺點(diǎn)。不過這個(gè)定義也僅僅只用了23年,就被更精確的“米尺”測量標(biāo)準(zhǔn)所代替。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,米的定義也越來越精確。后來人們又發(fā)現(xiàn)激光的單色性好、穩(wěn)定性強(qiáng),于是于1983年國際計(jì)量大會決定用光速來定義米:一米等于光在真空中1299792458秒的時(shí)間里所傳播的距離。
我國政府已于1984年宣布,采用國際單位制作為我國法定單位的基礎(chǔ)。