一米究竟有多长？这个问题你认真想过吗？-

来源：中国科学技术馆

计量单位“米”在生活中可谓是扮演着十分重要的角色，但凡跟长度、尺寸沾边的事情，都少不了“米”的参与。但是，“米”并不是自然界的产物，也不是凭空产生的概念，为何达到一定长度，我们就会把它称之为“1米”呢？“米”究竟是如何诞生的呢？

天文地理测量

17世纪后期，法国开始了地球弧长测量，科学的进一步研究对测量实验的长度单位提出了新的要求，计量学界急需建立一个全世界都统一的长度单位标准。

1789年11月2日，法国革命政府选定了15位科学家，组建“技术咨询局”，进行新计量单位制定的研究工作。

1790年4月14日，技术咨询局最终决定以子午线的一个弧度的长度为参考，以此作为新的计量单位标准。子午线，就是我们平常说的“经线”之一，它是人们想象出来的、连接地球南北两极的大弧线。而“0度经线”又叫做本初子午线，是那条采用经过英国伦敦格林尼治天文台子午仪中心的经线，并以此作为计算经度的起点。1米，就等于四千万分之一的子午线周长。他们认为，地球子午线的长度是永远不会变化的，用它作为依据制定的新的标准，也将会使永恒不变的。同时，因为地球属于全人类，所以据此制定的单位也将属于世界各地的人们。

1792年6月，法国科学院院士让·巴蒂斯特·约瑟夫·德朗布尔（Jean Baptiste Joseph Delambre）和皮埃尔·弗朗索瓦·安德烈·梅尚（Pierre François André Méchain）分别从巴黎出发，朝这两份相反的方向开始了人类历史上一次伟大的科学探索。德朗布尔负责巴黎至敦刻尔克的北线测量，而梅尚则负责巴黎到巴塞罗那的南线测量。他们不仅要测量，还有根据结果推算出子午线的弧长，从而为制定新的计量单位提供依据。

测量工作进行了7年之久，最后确定以法国古尺5130740督亚士（Toise）为标准，以这个长度的四千万分之一为新的长度标准“米”。

但根据最新的卫星测量结果显示，北极到赤道的真实长度约为9980千米，也就是说，当年的1米，实际上比子午线的四千万分之一还少了几毫米。虽然存在误差，但利用子午线来确定长度标准的统一标准的科学思想无疑是一项史无前例的创举。

实物米尺测量

1798年，科学家们根据测量结果，用纯铂制作了一支1米长的米尺，最小刻度为0.01毫米。1799年6月22日，这把尺子被存放在巴黎档案局，称为“档案尺”。同年12月，国民议会就确定了档案尺作为米制标准的法律地位。

但没过多久，档案局就发现了问题。档案尺的端面容易磨损，这对测量造成了困难。其次，档案尺端点的标志不明确，使用起来十分麻烦。

为了解决这个问题，从1880年开始，国际计量局定做了31支铂铱合金的米尺。这些米尺又经过7年的制作，终于在1887年完成。两年后，随着工业技术的进步，各国对于统一的单位有了共同的需求。于是，在1889年的国际计量大会上，一支编号为No.6的铂铱合金米尺被确定为是“国际米原器”，加入米制公约的每一个国家都会有一把同样的尺子，并定期与“国际米原器”进行比对，以保证“米”这个单位的精确性。

光波定义

但这个米原器仍存在使用上的缺点。首先，作为实物，它免不了会受到环境的影响。其次，使用中的磨损情况也会大大降低测量的精度和准度。所以，在米原器出现以后，科学家们并没有停下研究的步伐，他们仍在继续探索具有较高准确度的性的米定义方法。

19世纪末，迈克尔逊光波干涉仪横空出世。它是首次采用镉的红色光谱辐射线来进行“米”的测量。光波测量法的准确度相比于实物测量得到了大幅度的提高，并且在稳定性上也显示出了优越性。而后，越来越多的科学家开始尝试用光波测量长度，20世纪50年代末，人们又发现一种氪-86同位素光源更为稳定。由此，1960年，“米”的定义变为：1米等于氪-86原子的2p10和5d5能级之间的跃迁所对应的辐射在真空中波长的1650763.73个波长的长度。

光速测量

随着时代的发展，科技也在不断进步。20世纪60年代，用氪-86波长来测量距离已不能满足科学研究的精度要求，方向性好、亮度好的激光逐步进入科学家们的视野。1975年，第15届国际计量大会推出用光速来表示米的决议。这也是现在通行的“米”的定义：米是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内所行进的路程的长度。因为真空光速是固定的值，所以从理论上讲，用光速定义米，其准确度更高，稳定性也更强。

同时，用光速来描述米的优点还在于它并不是固定某一波长的光源，只要知道光的频率，不同波长的光源均可在不同的准确度范围内来描述米。这样一来，就不用频繁更改米的定义，适用范围更加广泛。就目前而言，用光速来描述长度基本单位，可以说是最为理想的定义了。

没想到吧，小小的“米”居然经历了这么多变革。从无到有，从有到优的过程不仅体现了人们对世界认识的深入，更体现出科学家们对真理精益求精的探索精神。1米究竟有多长，看了这篇文章，你有答案了吗？

创作团队：中国科学技术馆新媒体团队

审核专家：刘宇航北京国际数学研究中心博士后