計量單位“米”在生活中可謂是扮演著十分重要的角色，但凡跟長度、尺寸沾邊的事情，都少不了“米”的參與。但是，“米”並不是自然界的產物，也不是憑空產生的概念，為何達到一定長度，我們就會把它稱之為“1米”呢？“米”究竟是如何誕生的呢？
天文地理測量
17世紀後期，法國開始了地球弧長測量，科學的進一步研究對測量實驗的長度單位提出了新的要求，計量學界急需建立一個全世界都統一的長度單位標準。
1789年11月2日，法國革命政府選定了15位科學家，組建“技術諮詢局”，進行新計量單位制定的研究工作。
1790年4月14日，技術諮詢局最終決定以子午線的一個弧度的長度為參考，以此作為新的計量單位標準。子午線，就是我們平常說的“經線”之一，它是人們想象出來的、連線地球南北兩極的大弧線。而“0度經線”又叫做本初子午線，是那條採用經過英國倫敦格林尼治天文臺子午儀中心的經線，並以此作為計算經度的起點。1米，就等於四千萬分之一的子午線周長。他們認為，地球子午線的長度是永遠不會變化的，用它作為依據制定的新的標準，也將會使永恆不變的。同時，因為地球屬於全人類，所以據此制定的單位也將屬於世界各地的人們。
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1792年6月，法國科學院院士讓·巴蒂斯特·約瑟夫·德朗布林（Jean Baptiste Joseph Delambre）和皮埃爾·弗朗索瓦·安德烈·梅尚（Pierre François André Méchain）分別從巴黎出發，朝這兩份相反的方向開始了人類歷史上一次偉大的科學探索。德朗布林負責巴黎至敦刻爾克的北線測量，而梅尚則負責巴黎到巴塞羅那的南線測量。他們不僅要測量，還有根據結果推算出子午線的弧長，從而為制定新的計量單位提供依據。
米制測量的路線
測量工作進行了7年之久，最後確定以法國古尺5130740督亞士（Toise）為標準，以這個長度的四千萬分之一為新的長度標準“米”。
但根據最新的衛星測量結果顯示，北極到赤道的真實長度約為9980千米，也就是說，當年的1米，實際上比子午線的四千萬分之一還少了幾毫米。雖然存在誤差，但利用子午線來確定長度標準的統一標準的科學思想無疑是一項史無前例的創舉。
實物米尺測量
1798年，科學家們根據測量結果，用純鉑製作了一支1米長的米尺，最小刻度為0.01毫米。1799年6月22日，這把尺子被存放在巴黎檔案局，稱為“檔案尺”。同年12月，國民議會就確定了檔案尺作為米制標準的法律地位。
但沒過多久，檔案局就發現了問題。檔案尺的端面容易磨損，這對測量造成了困難。其次，檔案尺端點的標誌不明確，使用起來十分麻煩。
為了解決這個問題，從1880年開始，國際計量局定做了31支鉑銥合金的米尺。這些米尺又經過7年的製作，終於在1887年完成。兩年後，隨著工業技術的進步，各國對於統一的單位有了共同的需求。於是，在1889年的國際計量大會上，一支編號為No.6的鉑銥合金米尺被確定為是“國際米原器”，加入米制公約的每一個國家都會有一把同樣的尺子，並定期與“國際米原器”進行比對，以保證“米”這個單位的精確性。
光波定義
但這個米原器仍存在使用上的缺點。首先，作為實物，它免不了會受到環境的影響。其次，使用中的磨損情況也會大大降低測量的精度和準度。所以，在米原器出現以後，科學家們並沒有停下研究的步伐，他們仍在繼續探索具有較高準確度的性的米定義方法。
19世紀末，邁克爾遜光波干涉儀橫空出世。它是首次採用鎘的紅色光譜輻射線來進行“米”的測量。光波測量法的準確度相比於實物測量得到了大幅度的提高，並且在穩定性上也顯示出了優越性。而後，越來越多的科學家開始嘗試用光波測量長度，20世紀50年代末，人們又發現一種氪-86同位素光源更為穩定。由此，1960年，“米”的定義變為：1米等於氪-86原子的2p10和5d5能級之間的躍遷所對應的輻射在真空中波長的1650763.73個波長的長度。
光速測量
隨著時代的發展，科技也在不斷進步。20世紀60年代，用氪-86波長來測量距離已不能滿足科學研究的精度要求，方向性好、亮度好的鐳射逐步進入科學家們的視野。1975年，第15屆國際計量大會推出用光速來表示米的決議。這也是現在通行的“米”的定義：米是光在真空中在1/299792458s的時間間隔內所行進的路程的長度。因為真空光速是固定的值，所以從理論上講，用光速定義米，其準確度更高，穩定性也更強。
鐳射測距儀
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同時，用光速來描述米的優點還在於它並不是固定某一波長的光源，只要知道光的頻率，不同波長的光源均可在不同的準確度範圍內來描述米。這樣一來，就不用頻繁更改米的定義，適用範圍更加廣泛。就目前而言，用光速來描述長度基本單位，可以說是最為理想的定義了。
沒想到吧，小小的“米”居然經歷了這麼多變革。從無到有，從有到優的過程不僅體現了人們對世界認識的深入，更體現出科學家們對真理精益求精的探索精神。1米究竟有多長，看了這篇文章，你有答案了嗎？
創作團隊：中國科學技術館新媒體團隊
稽核專家：劉宇航 北京國際數學研究中心博士後
