前几天，笔者被朋友安利了一个视频。它虽然被发布在某知名404网站上，但是通过校园网自带的vpn，笔者还是得以查看。这个视频的标题是“a joke about measurement”（一个关于测量的笑话），而此视频的内容使本灵感枯竭的笔者又迸发出了写作的动力。
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相信大家无论是在日常生活中，或是在课堂中，都对于不同的计量单位并不陌生。在世界的大部分地方，人们使用的计量单位都来自于“国际单位制”（来自法语：“Le Système International d'Unités”），其中在日常生活中最常见的三个单位是米、秒和千克。几乎所有其他与基本力学相关的单位都可以从中导出，如力的单位牛顿是质量乘距离除时间的平方，也就是“千克 米 每平方秒”。随着人们对于物理认知的增加，更多的变量也被发现，而原来的三个单位也不够用了。现在，国际单位制中被严格定义的基本单位有七个，分别是长度的单位-米、质量的单位-千克、时间的单位-秒、电流的单位-安培、热力学温度的单位-开尔文、物质的量的单位-摩尔、发光强度的单位-坎德拉。“严格定义”，代表着其的精确数值都是以自然中不变的常量所规定的，如米的定义就是“光在真空中在内的行程”。世界上不仅仅有国际单位制这一个规定计量单位的制度，还有一些其他特殊单位制，比如英制单位。事实上，英制单位在世界各地也并不是完全是一致的，其主要的分支分为两个：传统的英制单位（Imperial Units）和美国惯用单位（United States Customary Units），不过因其差异不大（如英制单位中的一英尺为0.3048m，只比美国惯用单位中一英尺的短了不到一微米），所以本文中笔者会统一讨论。顾名思义，英制单位及美国惯用单位一般是在英国和美国这两个国家较常用到的单位制度，不过这不禁让人疑惑：英国和美国，作为二十世纪前最强大的帝国之一和二十至二十一世纪最强大的国家之一，怎么会不能把自己的单位制度传给整个世界呢？事实上，这和这些单位本身有着很大的关系。首先，在英制单位中，对于同一变量中不同单位之间的转换非常麻烦。在国际单位制中，测量一个变量中的单位，如长度用的“米”，与测量同一变量时使用的其他单位，如“千米”，的关系非常简单，在一般情况下是简单地乘以十的倍数。而在英制单位中，人们在日常生活中最常用到的单位1英里，等于5280英尺，也等于63360英寸。这样的单位转换非常容易使人感到糊涂，同时也会大大增加在进行更加严谨的计算时产生错误的几率。英制单位另一个大问题是其名称的杂乱。在国际单位制中，对于不同单位的称谓就是在基础的单位名称，如“米”，前加一个前缀，如“千(kilo)米”。这条规则适用于几乎所有的国际单位制中的单位，如能量的单位“焦耳”与“千(kilo)焦”。不过在英制单位中，因为单位与单位之间没有一个统一的倍数关系，所以就没有这种简单的前缀换算。比如说，英制的重量单位“盎司(ounce)”与“磅(pound)”之间没有任何的在语言学上的关联，导致不熟悉的人很容易感到迷惑。不仅如此，英制单位中“磅(pound)”这个词在不同单位中出现的次数也令人迷惑。单是在力学中常用的单位，就有人们常用的重量单位“磅(常衡磅 avoirdupois pound-mass lb)”、力的单位“磅力(pound-force lbf)”和“磅达(poundal pdl)”、能量单位“尺磅(foot-pound ft·lbf)”和力矩单位“磅尺(pound-foot lbf·ft)”。这样的单位制度不免会使人感到混乱，也会使交流时产生误解的概率大大增加。英制单位的第三个问题是它缺乏的一贯性（coherence）。所谓“一贯性”，是指在一个单位制度中不同变量的单位之间转换时是否需要增加必要的转换因子。如果一个单位制是一贯的，那其单位就由公式直接连接，反之亦然。一个直观的例子就是在国际单位制中，力的公式为，也就是，而力的单位“牛顿”就等于重量单位“千克”乘以距离单位“米”除以时间单位“秒”的平方。同样，“焦耳”等于“牛顿”乘以“米”。所以，我们将国际单位制称为“一贯的”。英制单位之间的转换就并不是那么轻松了。在英制单位中，有很多单位在转换时需要加上不同的变量，比如功率的单位“马力(horsepower)”等于能量单位“尺磅(foot-pound)”除以时间单位“秒”乘以550。这样不一贯的系统很容易使人迷惑，也是英制系统在许多地方都不受欢迎的原因之一。说了这么多，可能很多读者会认为，这些东西都没有什么用处，毕竟许多读者在一生中也不会需要为英制单位中的单位转换或国际单位制与英制单位之间单位的转换而烦恼。不过这些内容也向我们展现了单位制度并不是离我们那么遥远的东西。英制单位中不同单位随意的定义，命名方式，及转换都向我们证明了制度本身并不是那么高高在上，神圣不可侵犯的。事实上，笔者自己就因为好玩而创造了一个自己的单位制度，“ABCDEFG测量系统”，并附上了这个测量系统中基础单位与国际单位制中的单位的联系。归根结底，单位制度还是为人服务的。虽然人们可以使用像英制单位或是“ABCDEFG”这种单位制度进行计算，但是它们会极大地影响到人们的生活，而这，也是它们不被全球不同地区的人们所认可的原因。Ref:
https://www.youtube.com/watch?v=KmfdeWd0RMk
“An Introduction to Mechanical Engineering-Fourth Edition”-Jonathan Wickert, Kemper Lewis
