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科學講堂:「公尺」前世今生

2016-11-23

各地用「腕尺」逾四千年 19世紀首統一

古時人類若要量度物件長度,會借用人類身體的一部分,例如手指、手、腳、步伐、手臂之間的距離等等。這些量度單位並非固定,它們於每個城鎮、每種職業均有不同的定義。

「腕尺」公元前2,700年開始用

早於公元前2,700年,古埃及皇家腕尺(royal cubit或meh niswt)是最早被廣泛使用的長度標準。腕尺相當於一個人的手臂從肘部到中指指尖的長度,範圍從523.5毫米到529.2毫米不等。

自此,世上不同時期不同地區均可找到腕尺這個單位,而且長度不一。例如《聖經》就以腕尺量度挪亞方舟(Noah's Ark),這船長300腕尺,闊50腕尺,高30腕尺。

時期      地區 定義長度

公元前2,700年 古埃及 523.5mm至529.2mm

公元前2,650年 蘇美爾 518.6mm

公元前5世紀  聖經  457.2mm

公元前5世紀  古希臘 462.4mm

公元前2世紀  中國  231mm

公元1世紀   古羅馬 443.8mm

公元17世紀  蘇格蘭  941.3mm

公元17世紀  法國   1,372mm

公元17世紀  波蘭   787mm

公元17世紀  丹麥   635mm

公元18世紀  日本   303mm

單位混淆阻商業科學發展 公制出現

以上的全為腕尺的長度,手臂從肘部到中指指尖的長度因人而異。直到18世紀,仍然沒有統一的測量系統。在1795年,法國已有七百多個不同的測量單位,因為這些單位混淆不清,釀成商業交易中的錯誤及欺詐的來源,同時亦阻礙科學的發展。

法科學家提3建議

隨茪u業和貿易的發展,在19世紀初,法國政府以法律統一測量系統,這就是我們今日使用的公制系統(metric system)。以長度為例,當時某法國科學家提出以

一、簡單鐘擺於45度斜角時走一秒的長度;

二、四分之一的赤道;或

三、從北極到赤道的距離,即四分之一子午線的長度

制定公制的長度單位。最後科學家們認同第三個方案,以法國敦刻爾克至西班牙巴塞羅那的子午線段長度,以及三角測量系統,推算地球子午線的四分之一長度,將之分為一千萬等份,一份等於一公尺。

因為戰爭和國際競爭,公制系統在世界各地傳播。直到今天,並非所有國家都完全採用公制系統。 例如英國只是把體重系統改為公制,而美國日常生活中仍使用英制單位,包括英尺和磅。

小 結

科學家們致力於不斷提高量度的精準度,他們使用的系統稱國際單位制(International Systems of Units),通過與自然現象借鑒的標準相比較,達成一個不變的測量單位並且滿足兩個要求:一,它應該擁有精確一致的定義及數量;二,它應該是不變的,並且容易在世界各地複製。下期我們將會探討科學書上使用的國際單位制(S.I. Units)。 ■吳俊熙博士

作者簡介:畢業於加州大學洛杉磯分校(UCLA),曾任教於加州的州立大學及香港大學,現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。讀者可通過www.facebook.com/drbennyng聯繫作者。

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