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一米到底有多长
作者: 发布时间:2018-04-19 阅读次数:

   

  18世纪米制计量系统的采用,不但明显有利于科学研究,而且改进了商业和商店里货物的买卖。

  提到光速,严格说来是真空中的光速,大家一定会想到一个朗朗上口的口诀:“光线每秒绕地球七圈半”。这是因为地球的周长几乎刚好4万公里,而光速则是几乎刚好每秒30万公里。在此不厌其烦连用两次“几乎刚好”是因为事实如此,也就顾不得修辞学上的禁忌了。不过凡是有怀疑精神的人,应该都会纳闷怎么那么巧。没错,天底下不太可能有那么巧的事,其实,前一个“几乎刚好”根本就是定义。

  想要把这件事彻底说清楚,必须从200多年前的法国大革命谈起。想当年,法国科学家趁着这个破旧立新的机会,决心制定一个能够推广到世界各个角落的度量衡制度,也就是所谓的公制。既然要让全世界都能接受,就必须放诸四海皆准,所以拿地球当标准是再自然不过的事。

  公制的基础“米”就是这么来的。话说1790年代,法国科学家丈量了敦克尔克与巴塞罗那这两个地点的距离,然后配合天文观测,推算出从北极到赤道的长度。他们决定将这个长度的千万分之一定义成米,并用合金制成一个几乎不会热胀冷缩的“米原器”。根据这个定义,北极到赤道的距离(也就是地球周长的四分之一)等于1万公里,所以绕地球一圈当然几乎刚好4万公里。

  至于真空中的光速非常接近每秒30万公里,则是一个如假包换的巧合,并没有任何原因或典故,千万别把怀疑精神发挥在这上面。在自然科学中,类似的巧合相当罕见,但并不是绝无仅有。例如太阳的质量几乎等于20亿亿亿亿克,地球的质量几乎等于6000亿亿亿克,同样是没有什么道理可言。

  然而严格说来,地球的周长绝对不是刚好4万公里,因为一来地球表面凹凸不平,二来地球并非真正的球形,而是有点“小腹微凸”。至于真空中的光速,其实要比每秒30万公里稍微小一点点。

  随着科技的进步,米的定义也就越来越精确。例如在1960年,科学家曾经改用特定光波的波长来定义米,不过这个定义只用了23年。随着光速的测量越来越准确,到了1983年,科学家开会决定反其道而行:不再用米来测量光速,而改用光速来定义米。他们将光速定义为每秒299,792,458米,小数点后面通通是零。换句话说,一米等于光线在真空中每秒所行进距离的299,792,458分之一。

  看到这里,具有怀疑精神的人想必又会追问:为什么不干脆使用300,000,000这个整数?原因很简单,那是为了让之前的科学文献数据不至于有太大的误差。由于米的定义可以说是科学的根本,更动一次兹事体大,因此这个定义必定会维持很长一段时间。

  注:光线在水中或玻璃中会大幅减速,但在气体中的速度只比真空光速小一点。

 
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