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在物理学中,普遍使用的长度的基本单位是“米”(m)。
1米的长度是怎样确定的呢?
像平常那样的回答“由准确的米尺确定”也肯定不行。
因为这种回答马上也会产生“米尺的刻度是根据什么确定”的问题……,
如此没完没了的提问永远不会有答案。对于长度也必须下一个正确的定义。
在以前,根据国家和地区的不同,曾经规定过各种不同的长度单位。
不过,这些不同的长度单位大多是以人体的一部分
(例如从手臂肘部到指尖的长度)为基准规定的。
到了近代,人们感到长度单位不统一带来了许多不便,
于是有了“全世界统一使用同一种长度单位”的想法。
这其中,最重要的是建议使用“米”这个统一单位。
“米”的英语是“meter”,源自拉丁语的意思为“测量”的单词“metrum”。
18世纪末,在法国有人最早提出“米”的一个定义,
那是把“沿着地球经线从北极到赤道的长度的1000万分之1”定义为1米。
但是,按照这种定义,每次为了得到准确的1米长度都必须要测量地球的经线,
那实在太麻烦。于是,在1889年召开的第一次国际度量衡大会上作出决议,
把一根“利用铂合金制成的‘国际米原器’的两端附近分别镌刻的
中间两条刻线之间的长度(温度为0℃时)规定为1米”,以此作为“1m”的定义。
按照这根米原器制成复制品,将它们分配给各个国家作为该国的“1米”标准,
然后再制成米尺等各种测量长度的仪器。
如今的长度单位是把“光速”当作基准
把国际米原器当作基准确定的长度单位仍然存在着问题。
米原器在使用的过程中有可能发生细微变形。
因此,现在使用的1米定义已经改成“在真空(没有空气等物质存在的空间)中光在1秒时间内所行进的距离的2.99792458亿分之1”的长度(没有取简单整数也是为了与以前1米的定义保持一致)。
这就是说,长度的单位现在也是把“光”当作基准确定的。
在1秒的定义中和在1米的定义中都出现了光,这件事本身就暗示了光对于理解时空的重要意义。
1米原来的规定是“地球周长的4000万分之1”
小结
1. 最早的1米定义
从北极到赤道的距离的1000万分之1为1米
2. 国际米原器
用含90%的铂和10%的铱合金制成, 国际米原器是测量一切长度的基准
3. 现在是把光传经的路程当作长度的基准(【5】chenfap 2011-3-7 17:01 )
光的速度是大约每秒30万公里(准确值是29.9792458万公里)。
计算表明,光每1秒钟可以绕行地球7周半。
现在的1米定义是光在1秒时间内所行进的距离的2.99792458亿分之1
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在几何学中,我们可以用两种方式考察一个曲面:
要么看作一个固体的边界,要么看作独立的二维薄膜。
前者是工程师的曲面,后者是土地测量员的曲面。
第一种观点把二维的曲面置于三维的空间,曲面性质是通过空间关系来表现的;
第二种观点寻求的是曲面独立于空间的性质。
第一种性质是曲面的相对性质,叫曲面的外在几何;
第二种性质叫曲面的绝对性质,是曲面的内禀几何。
有趣的是,曲面微分几何的两个先驱,蒙日和高斯,就分别抱着那两种观点。
蒙日做过军事要塞的工程师,而高斯做过著名的大地测量。
因为有了内禀的几何,我们才能思考“宇宙”,才能回答所谓的“宇宙之外”的问题。
推而广之,对任何问题也可以抱两种观点:
一种是将它置于大环境中考察,一种是将它孤立出来,考察它独立于环境的特质。
两种方法都是需要的,但如果把它们混淆起来,就两边不讨好,而只能得到扭曲的图像。
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