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普适的 c

c 是将自然界的普适特性包含其中的一个简单字母。一个所有人都拥有,并适用一切的属性,它无形且不变,完全不受无法避免的生存衰变的影响。如果最终它被选为公制单位符号的通用标识,我们可能也不会感到惊讶。

不过,在来到长度单位千年历史的最后一幕之前,我们值得花时间说点儿题外话,聊聊 c 的起源。大家可能对为什么是 c 而不是 a b 或者其他什么字母感到疑惑。事实上,无论是麦克斯韦,还是爱因斯坦在他1905年的第一篇论文中都使用了 v 这个字母表示普适性。但其他物理学家都使用了 c ,既然 c 占据了主导地位,于是爱因斯坦也在1907年改用 c 。实际上这个问题没有明确答案:一种说法是 c 的选择源于constant(意为常数),指其价值的普遍性;另一种说法将此选择与拉丁语celeritas(速度)联系起来。直到今天,尽管人们对 c 的来源进行了大量研究,但仍存在分歧。不过,像 c 这样的“明星”带上一个小小的神秘光环也无妨嘛。

定义米的悠久历史在1983年落幕,至少目前是这样。在第十七届国际计量大会上,有人指出,“‘米’目前定义的精确度不足以满足所有需求”,并且“在激光方面取得的进展,使电磁辐射与氪-86原子在特定能级之间跃迁所发出的辐射相比(1960年对米的定义)更易重现且更易于使用”。最重要的是,人们发现“在测量激光产生的电磁辐射的频率和波长方面取得的进展导致了人们对光速的一致性难以统一,其准确性主要受限于米目前实行的定义”,另外,“尤其对于天文学和大地测量学来说,1975年第十五届国际计量大会上提议的光速值保持不变( c =299 792 458米/秒)存在优势”。

换句话说,科学家认为用光速定义米更可靠,这也是又一次向伟大的爱因斯坦致敬。现代科学技术要求的长度测量精确度,即使是氪-86原子发射的辐射也不再能胜任。与其追求新的定义,使 c 的测定更加精确,不如到此为止。光速最终根据当时已知的最精确值299 792 458米/秒定义,而米则是根据光速和秒的定义间接推导出来的。

由于速度对应长度测量值与传播时间的比值,因此米被定义为:光在1/299 792 458秒内传播的距离。正如我们看到的那样,米的定义是间接的,是基于秒的定义,但因为有了原子钟,其测量精度远高于直接测量的米的精度。

基于人工制品定义米的时代终结了,其他测量单位定义的更新也由此拉开序幕。有了米的定义,人类开始认可一个并不依赖于实物,而是完全基于光速和其他基本物理常数的测量体系。这些常数对我们知道的一系列科学原理至关重要,它们构成了我们持续探索自然法则的认知基础。

这是一个最终真正适用于所有时代和所有人的计量体系。

丈量世界的历史 长度之尺

1.几千年来,人类一直有要用一套全球通用的计量单位体系来描述和理解我们周围的世界和大自然的雄心壮志,而通用的计量单位体系将跨越国界和主权,成为全人类的财富。

2.对长度的测量是人类最古老和最熟悉的测量之一,因为它与农业等对人类来说至关重要的生命活动息息相关。

3.长度测量或多或少是一项地方事务,每个地方都有自己的计量单位,这些计量单位通常以石碑的形式在人流量大的地方展示。但是缺乏统一的计量标准使交易变得极其困难,这也包括土地与财产的计量,而且往往会使弱势群体受制于当权者。

4.19世纪末到20世纪初,物理学进入了一个颠覆性的时代,它的发展使铂杆这一米原器退役了,因为无论多么细致、精准的金属棒都无法承受新物理学日益紧迫的需求。人工制品不可避免的易腐性终被自然界的永恒性所取代。 ln87Ycc9TLf34p99vnV49ZlJtYZQmDLaiGwmZhKHAgJZEOnJsQ93lTtsS30k2MQ+

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