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时间和空间(3) —— “1米”是怎样确定的?

已有 6278 次阅读 2011-3-7 00:51 |个人分类:科学八卦|系统分类:科普集锦| 宇宙, 时间, 空间, 绝对空间, 绝对时间

 

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

 

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定义已经改成在真空(没有空气等物质存在的空间)中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“”当作基准确定的

1的定义中和在1的定义中都出现了,这件事本身就暗示了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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李泳            两种几何观  

 

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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扩展阅读:

“空间”与“时间”相互关系的新认识

时间+空间→时空

时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间?



https://blog.sciencenet.cn/blog-278395-419545.html

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