都说入乡随俗,但这真的不是重新记一套单位的事。
一般来说,公制单位我们只需要记住七个基础单位,以及十进制的进位规律,就能得到一目了然的辅助单位。例如:
1千米=103米=104分米=105厘米=106毫米=109微米=1012纳米,多么工整漂亮,引起极度舒适。
但英制单位,却分分钟把强迫症逼死。因为英里、码、英尺、英寸等都有相应的度量衡,所以这些长度单位是没有进位规律可言的。于是也就出现了,1英里=1760码=5280英尺=63360英寸,这种奇葩的关系。
▲美国公制支持者的吐槽图,为什么公制比英制好?一目了然。图源:reddit
另外,就算你已经能完全记住所有的英制单位,但到运用时依然会让人崩溃。
注意请听题:
现有一个水池,长为14英尺、宽为15英寸、高为16英尺又1/2英寸,求这个水池能够装下多少加仑的水?
(给你3分钟得出答案,还没算出来?那就先跳过吧)
为什么英制单位会这么奇怪?
我们先看看它是怎么诞生的。
在科学未启蒙,古人尚不懂得以一个自然的恒定量为标杆的年代,度量衡的意义是非凡的。所谓度量衡,指的是一种用于计算物体长短、容积、轻重的物体的统称。
只是,人为设计的度量衡并非恒定不变的事物,因此也造成了早期计量单位的混乱。而这种混乱,在19世纪以前是世界性的。
2500年前,古希腊哲学家普洛泰戈拉说,“人是万物的尺度”。而几乎全世界人民,都曾试过用身体的一部分作为标准,测量着世界万物。
例如,中国人常说的一拃(zha第三声),就是拇指和中指张开时,指端之间长度。但是,人有高矮胖瘦,这样定义出来的长度也是飘忽不定的,误差很大。英制单位,就是在这种混乱大环境下的产物。而且,英制单位的标准也一直在改变,从来没个准。
例如,他们最常用的长度单位英寸(inch),就被定义为一节大拇指的长度。但是在历史上的多个时期,1英寸还会被定义为3个麦粒首尾相连的长度。
英尺的写法为Foot,顾名思义即脚掌长度。但脚掌长度的个人差异就能接近10厘米,混乱和误差是必然的。
你的foot还是姚明的foot?
而为了较少误差,世界各地人民都尝试着摆脱“一千人有一千种长度”的困境,制作出各种度量衡器。
例如古埃及人在三千多年前,就制作出了已知最早的长度标准物——腕尺。那是一块以花岗岩为材料的尺子,质地坚硬不易被磨损。
▲金字塔这么大工程,用身体去丈量自然是行不通的
但是,在选取长度标准时,它们依然任性的选取了法老臂肘到中指末端的长度,称之为1Cubit。而法老手掌的四指并拢宽度,则为1Palm。而在我国,公元前221也统一了度量衡。
从实用角度来看,这种度量衡制度是最简便的、最直观的。在典型的农业时代,这种单位也算勉强够用。但随着各国之间贸易往来的日渐频繁,以及工业时代的到来,度量衡也越来越不顶用了。
而计量的转机,就发生在率先完成启蒙运动的法国。要知道,在法国大革命之前,他们也拥有超过800个单位名称,以及让人闻风丧胆的25万种度量标准。
▲巴黎子午线穿过巴黎天文台
法国人自己是坐不住了。于是,法国科学院建议以地球为标准物,以通过巴黎的子午线全长的四千万分之一,定义为1米。取弧长的四千分之一,法国人也制成了一个标准参照物,被称为“米原器”。
而除了长度单位, 其他重量、时间等单位也获得了各自的标准参照物。如秒为铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。
▲初代铂制米原器
到1875年,就有17个成员国在法国的《米制公约》上签名。而米制公约,也正是国际单位制(SI)的前身。现如今,已有将近100个国家和地区完成了国际单位系统的应用。
此外,国际单位也一直在提高基本单位的精确度。
例如,在上世纪80年代,长度单位“米”就完成了量子化定义。今后,“米”不再是地球子午线4千万分之一的长度,而是真空中1/299792458秒所经过的距离,测量精度提了万倍。如今的卫星定位系统GPS能那么准,高度精确的单位系统功劳不浅。
不过,现今美国固守的英制单位,其实已经不是原来的英制单位了。
这些单位的基准,现在都只能按照公制单位建立。
例如:
美国的1英寸就只能等于2.54厘米,不再是一节大拇指的长度,也不是3个麦粒首尾相连的长度。
而1英尺也只能等于30.48厘米,不再是谁的脚长。
也就是说,无论在哪个领域都根本不存在严格意义上的英制单位。所以说,这种美式的英制单位,除了换算麻烦以外其本质还是国际单位,就像是脱了裤子放屁。
除了日常换算麻烦,计量单位混用还会招致重大的事故。
例如,在加拿大还是公制英制混用时,就发生了著名的“基米尼滑翔机事件”。1983年,加拿大航空143号班机的机长计算好需要加2万千克的燃油。但工作人员却以为把它当成2万磅来计算。
结果,只加了不到一半油的飞机,飞到一半航程就自动熄火了。所以,飞机只能紧急迫降在附近的基米尼空军基地。因飞机高度太高,速度太快无法直接降落,机长只好决定先滑翔再降落。而这也次滑翔,也打破了民航滑翔飞行的世界纪录。
而美国也在混乱的单位上吃过不少教训。例如,NASA的火星气候探测者号,就因控制小组搞混了公制和英制,直接导致探测器坠毁。当时,探测器上使用的是公制单位中表示力的磅。但地面人员输入的却是英制单位中表示重量的磅。
于是,斥资3亿美元,且花了一年才从地球飞到火星的探测器就这样打了水漂。
作者:SME
编辑:储舒婷
责任编辑:任荃
来源:SME科技故事(有删节)
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