曾让美国卫星爆炸，也偶尔给生活带来困扰，无声无形的它为何还没有被淘汰？
百科
科学
2024-11-15 06:00
北京
撰文 | 刘六七
审校 | Ziv
在外卖软件上点披萨……稍等，9英寸有多大，够不够一个人吃？飞机上，机长广播说飞机正在31000英尺的高度巡航，呃……所以它到底有多高？如果到美国，任凭你有再高速运转的大脑也会难免卡顿：5英里的车程需要多久？能不能举起来20磅的哑铃？就连发个烧测出来的体温都有100度！那么问题来了，为什么生活中的一些领域和美国还在使用这种格格不入的度量系统？我们生活中偶尔见到的英寸、华氏度、加仑等，都是英制单位。英制单位源于英国，但再往前倒，其实脱胎于罗马帝国的度量衡。英制单位是一种以“人”为尺度的度量衡，以长度为例，1英寸（inch）起初指成年男性大拇指的宽度。后来传到英国，爱德华二世大概觉得拇指不够准确，于是规定1英寸为“三颗麦粒首尾相接”的长度。如今，1英寸等于2.54厘米，所以9寸的披萨直径在23厘米左右；iphone16的屏幕对角线（6.1英寸）大概在15.5厘米……再往上，1英尺（foot）就如它的英文名称一样，源自成年男子脚的长度，为30.48厘米；1码（yard）是一名成年男子鼻尖到指尖的长度，为91.44厘米。英里（mile）更加复杂，这个词本身源自罗马单位mille
passus，指的是1只脚迈1000步的距离。传到英国后，伊丽莎白一世将1英里定义为8浪（没错，浪/furlong也是一种长度单位），今天渐渐被确定为1.61千米。1浪起初指一组牛在不休息的情况下能犁地的距离，为201.17米|图源：Wikipedia显而易见，英制单位最大的弊端在于复刻性差，毕竟每个人的脚都不一样长。而且由于不同尺度的单位来源可以说是毫无关系，它们之间换算起来更加逆天。试想你是一名英国或美国的学生，现在面临这样一道题：已知1英里=1760码=5280英尺=63360英寸，那么一个100码×50码的足球场面积为多少平方英尺？ 英国以前的钞票甚至都不是10进制关系：1英镑=20先令=240便士。大概这套系统对民众的脑力要求过高，1971年，英国将1英镑改为等于100便士，取消先令，英国人民这才终于能把账算清了！虽然英制度量衡够奇葩，但随着英国的殖民扩张，这套单位一度在全球推广开来。直到现在，一些国家和地区仍在沿用某些英制单位。美国更是全盘接手，并发展出一套“美式英制”单位。想必去美国旅游或工作学习的小伙伴都经历过单位换算的头脑大爆炸吧。显然，英制单位在测量和使用上存在诸多不便。因此，一种更加科学稳定的度量衡应运而生，这就是世界绝大多数国家如今使用的国际单位制，也经常被叫作公制。位于巴黎的国际计量局，其任务是确保全球计量的统一|图源：图源：Wikipedia by Olevy国际单位制基于法国大革命期间创立的米制，优势之一就是准确。虽然它的定义听起来同样挺让人摸不着头脑。以1米为例，起初它的定义是“经过巴黎的经线长度的四千万分之一”。根据这个长度，科学家制作出一个国际米原器。不过，随着使用时出现磨损，国际米原器的精准度会降低。后来的卫星测量结果还证实，当年人们对那条经线的长度测定同样不是那么准确。国际米原器，类似X的横截面是为了让米原器在温度发生变化时，尽可能减少形变|图源：国际计量局于是，人们尝试用光波定义1米。1960年，1米的定义变为“氪-86原子在2p10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍”。随着时代发展，到了20世纪60年代，氪-86波长也不能满足科研对精度的需求了，这种情况下，方向性和亮度都更好的激光进入了科学家的视野。1975年，1米的长度变为“真空中，光在1/299792458秒的时间内经过的路线长度”，这一标准一直沿用至今。虽然国际单位制的定义乍一听也很离谱，但它确实更具科学性。不管你在世界哪个地方，都可以根据定义得到相同的长度、质量、温度……其次，国际单位制基于十进制，1千米=1000米=100000厘米，易于计算和转换。有意思的是，就连英国也出于国际贸易和科研发展的需求放弃了英制系统。如今，除了道路里程和车速等领域外，英国已经基本完成了国际单位制的转化。英国的路标|图源：the Sun
有人聊天气，有人聊足球，但极少有人聊计量单位。但实际上，度量衡十分重要。没有它，我们将无法贸易，不能顺畅交流和开展科研活动。所以秦始皇统一六国后立马推行“书同文，车同轨”。战胜国占领一个地方后也会在当地推行自己的计量单位。某种程度上，度量衡与民族认同息息相关。由于度量衡无处不在，纵观全球历史，大规模更换计量单位总是出现在社会变革和动荡时期。比如，苏联是在十月革命后采用公制的，印度是从英国独立出来后采用公制的，很多南美国家是建国初期就采用了公制系统。美国汽车的仪表盘一般有两套单位系统|autopedia美国在建国初期本来也有类似打算，1793年，开国元勋托马斯·杰斐逊甚至向法国索要了一套公制标准度量器。只是，运送度量器的船只在大洋上遭遇了海盗，计划失败。不过后来杰斐逊也承认他对公制系统有所抗拒，因为当时的米是以跨越巴黎的经线为标准测量的，美国作为冉冉升起的新星，为何要归顺于一套来自旧大陆的系统？国际千克原器复制品|图源：CBC
美国最后一次大规模推广公制单位，是在上世纪70年代。1975年，时任总统杰拉尔德·福特签署了《公制转换法案》。不过那时美国经济总量已经居于世界前位，正所谓“船大难掉头”，更换度量衡会严重影响各行各业的生产生活。再加上法案本身并非强制性，美国因此又错过了一个机会。1999年，美国发射的“火星气候探测者号”卫星坠毁，罪魁祸首就是度量衡。当时，卫星上使用的动力单位是公制的牛顿，但地面人员输入的却是英制的磅。于是，价值数亿美元的卫星就这样打了水漂。火星气候探测者号的概念图|图源：wikipedia by NASA那么生活中为什么还有很多地方采用英制呢？这其实主要因为习惯使然。以电子屏幕为例，很多设备起初都是外国制造的，行业标准遵循英制，尽管后来进行了国际单位制的改革，但英制标准已经成为行业习惯。此外，英制有时使用更方便，比如55寸电视换算成公制是139.7厘米，不方便计算。除了购买电子产品，你在生活中还遇到过哪些英制单位呢？参考资料：
[1]https://www.cdstm.cn/gallery/kxfdj/202110/t20211014_1057415.html
[2]https://www.theverge.com/2023/1/16/23507199/us-uk-anti-metric-sentiment-beyond-measure-james-vincent-excerpt
[3]https://www.statista.com/chart/18300/countries-using-the-metric-or-the-imperial-system/
[4]https://www.bilibili.com/video/BV1n8tpefEfV/?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_history.content.click&vd_source=5326bbf5b5132396bb213d74244f2b9b
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