测量宇宙

在众多科幻作品如《三体Ⅱ》中，宇宙的尺度都是以光年来衡量的。光年是指光传播一年的距离，约合9.46×1012千米。你还知道哪些长度单位呢？长度、时间、重量、温度这些常用的计量单位，又经过了哪些变革呢？快跟我一起去看看吧！

长度测量的变迁的变迁

长度是一个非常常用的度量单位。在古代，人们常用身体部位来测量长度，工具“随身携带”，很方便。这不，几位人士正在热烈讨论——

古埃及人

我们喜欢用“肘”来丈量，把从胳膊肘到中指尖的长度作为标尺。我们的金字塔就是用这种方式测量并建造出来的，误差仅仅几厘米。

古罗马人

我们喜欢用脚步作为单位，走一步算一步。在外远行，走一段距离就立一块碑做个标记，“里程碑”这个词就是这么来的。

中国古人

我们的测量方式也不少，寸、尺、丈就是我们常用的单位。最开始，1寸大约是中指关节的宽度；1尺是10寸，大概是手掌张开、拇指到食指的长度，也叫“拃（ zhǎ）”；1丈是10尺。随着时代发展，它们表示的长度也有变化。

法国科学家

虽然你们的测量方式都不错，但误差比较大，不太准确。我们提议，从1790年以后，我们就把通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位，定义为“米”，全世界都统一用这个标准吧。

现代科学家

再精确一些吧。1983年，国际计量大会决定利用光速的恒定特性，把光在真空中行进1/299792458秒的距离，定为“米”。

趣味小知识

如果你想知道中国古代的一尺到底有多长，得加一个前提——说清楚是哪个朝代，因为它一直在改变。

商代的一尺——16—17厘米

东周的一尺——大约23厘米

西汉的一尺——大约23.2厘米

隋朝的一尺——大约30厘米

唐朝的一尺——29—30厘米

宋代的一尺——大约31.6厘米

明朝的一尺——大约32厘米

清代的营造尺——大约32厘米，这是由康熙皇帝亲自审定的，他把100粒纵向排列的黍子之长定为“营造尺度”。

重量测量的传奇

重量在我们的生活中既常见也很重要。这不，各国发明家纷纷发言。

中国古人

我们发明了秤，一根横杆的一头挂着一个盘子，秤杆上有刻度，通过移动秤砣找到平衡点来测量重量。

古埃及人

我们很早就发明了天平，它由一根横杆和两端的盘子组成，当两边的重量相等时，横杆就能保持水平。在一个盘子里放上标有刻度的砝码，就可以测量出另一个盘子里的物体重量了。

秦始皇

之前的重量单位太多了，有铢、两、斤等，春秋战国时期，各个国家都有自己的标准，我统一六国后，规定1斤等于16两。

重量会改变

我们常说的千克，其实在物理学上是质量单位。质量是物体所含物质的量，不受重力影响；而重量由物体的质量和所受的重力共同决定。日常生活中，人们经常把质量和重量混用。

重量不是一成不变的，跟物体所受重力大小有关。比如在月球上，由于月球的引力只有地球的六分之一左右，人在月球上会感到自己变得“轻盈”了许多。

近代科学家

1889年，我们用铂铱合金制作了一个国际千克原器，以它作为“千克”的标准，2019年5月20日，“国际千克原器”正式退役。如今，这个国际千克原器保存在法国巴黎的国际计量局。

现代科学家

再精确一些吧。2019年，科学家决定用普朗克常数来定义千克。普朗克常数是自然界的基本常数，用它来做标准，能使得千克的测定更加精确和稳定。1千克等于普朗克常数为6.62607015×10-34J·s时所对应的质量单位。

趣味小知识

在中国古代，1斤等于16两，半斤就等于八两，因此才有“半斤八两”这个成语。那么为什么古代的1斤不是10两，而是16两？想想看，一段绳子平均分为10份容易，还是对折对折、再对折对折，分成16份容易？

从另一个层面来说，1斤等于16两的设计也蕴含了古人的智慧。16两代表16颗星，分别是北斗七星、南斗六星以及福、禄、寿3星，以此来告诫商人要诚信经营，不能缺斤短两，否则就会受到福、禄、寿的惩罚。

你知道一朵云有多重吗？

云朵的平均密度为每立方米0.5克。一朵中型大小的云，体积约为1立方千米，所以其重量大概为500吨。看似轻飘飘的云朵，并没有想象中的那么轻呀。

温度测量的发展

古诗说“春江水暖鸭先知”，古人早就开始想办法来测量温度了。

温度决定性别

大部分物种的性别都是在受精时决定的，而海龟的性别却是在受精之后由孵蛋的温度来决定。如果海龟蛋在27.7℃以下孵化，孵出来的就是雄海龟；如果在31℃以上孵化，出来的就是雌海龟；在这温度之间孵化出来的小海龟可能是雌的也可能是雄的。

中国古人

我们发明了一种“冰瓶”，将水灌进去，水若结冰，就代表温度到了零下，进入寒冬。

中国古人

除了测量低温，我们测量高温也有办法。我们很早就学会了使用和驾驭火，还练成了“火眼金睛”，能根据火焰的颜色来判断温度。“炉火纯青”说的就是当火焰达到青色的时候，就到了可以烧铸青铜器的温度。

伽利略

我在1593年发明了泡状玻璃管温度计，这可是世界上第一支标有刻度的温度计。

伊斯梅尔·博里奥

我在1658年发明了世界上第一支采用水银作为测温物质的温度计，使得测量温度的准确性大大提高。

摄尔修斯

我于1742年提出了摄氏温标（即摄氏度），并将水的冰点定为0℃，沸点定为100℃。这一温标直观又好记，很快就在全世界普及。

现代科学家

很感谢前人的努力。到了现代，温度计的使用范围和形式更是多种多样，有电阻温度计、热电偶温度计、气体温度计、数字温度计、高温温度计等，它们被广泛应用于科研、工业、医疗等领域。

趣味小知识

在有些温度计上，我们能看到两种温标？华氏度和摄氏度。它们之间是什么关系呢？

华氏度（℉）：1724年，由德国物理学家华伦海特提出。在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，中间分为180等份，每份即为1℉。看到这里，你会不会觉得这个32℉十分奇怪？据说，华伦海特当年38岁，他在母亲70岁生日那天发表了华氏计量法，于是用70减去38等于32来设定这一温度点。

摄氏度（℃）：1742年，瑞典天文学家摄尔修斯提出，在标准大气压下，纯净的冰水混合物的温度为0℃，水的沸点为100℃，中间分为100等份，每份即为1℃。

再告诉你一个两种温标转换的公式：℃ =（℉ - 32） ÷ 1.8，下次可以自己来转换一下。

时间测量的智慧

为了确定时间，古人自有妙招，看太阳、看星星、看水、看沙子……古人查看时间的方式真是很多很多。

中国古人

我们发现，随着太阳的移动，影子的位置会发生变化，借助刻有时间刻度的日晷（guǐ），就可以记录时间了，这种方法简单又直观。“一寸光阴”就是晷针的影子在晷盘上移动一寸所耗费的时间。

古埃及人

我们使用水钟，利用水从一个容器流到另一个容器的过程来计时，这样哪怕遇到阴天，我们也可以知道时间了。

中世纪欧洲人

随着技术的发展，我们可以制造出精密的齿轮和摆锤，从而制造出硕大的机械钟。把它安装在教堂和钟楼上，可以提醒人们祈祷和工作的时间。

标准时间的来源

在19世纪之前，世界各地的时间都是根据当地的太阳位置来确定的，这导致了时间上的混乱和不便。为了解决这个问题，1884年召开了国际会议，决定以英国格林尼治天文台所在地的时间为全球标准时间的基础，即格林尼治标准时间（GMT）。这一决定为现代全球时间体系的建立奠定了基础。

瑞士工程师

石英晶体每秒可以振动32768次，利用仪器计算它振动的次数就可以精确计时。根据这个原理，我们在1967年制成了世界上第一块石英表。过了没几年，人们就可以戴着小巧的石英表，随时查看时间了。

现代科学家

1967年，我们决定，用铯原子的振动频率来定义“秒”，铯-133原子基态的两个超精细能级间辐射所对应的9192631770个振荡周期就是1秒，这其中也蕴含着很多物理学和数学知识哦。

你知道吗？

“星期”最开始是一种看星星推断时间的方式。古埃及人将赤道附近的星星分为36组，每组包含几颗星或一颗星，每组星星管10天，称为“旬星”。当一组星星在黎明前恰好升到地平线上时，就标志着这一旬的到来。这样，一年就被划分为36个“星期”，每个“星期”持续10天，总共360天。他们还会额外加上5天，这样一年就有365天了。

趣味小知识

武侠小说中经常说“一炷香的时间”，那么“一炷香”究竟是多长时间呢？由于环境、风力、香的长短、香料干湿等因素影响，一炷香的燃烧时间并不完全相同，但一般约为半小时。

那么什么是时辰呢？中国古代把一天分为12个时辰，分别用“子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥”12个字来指代，子时约为晚上11点到凌晨1点。

考考你，依此类推，卯时大概是几点？答案是早上5点到7点，“点卯”说的就是古代官署在卯时开始办公打卡了。是不是还挺早的？比现代正常的上班时间可早多了。