内容简介

　　自有文明以来，测量就一直是诠释社会、政府和进步的助力。当分割土地、种植庄稼、建造宫殿、贸易商品、征收个税、保存记录和庆祝节日时，都必须将长度、面积、体积、角度、重量、价值、语言和时间量化和系统化。现代社会中，测量已经扩展到收银机、通信卫星和大脑扫描仪。它通过检查、利率、选举和民意测验等手段，几乎规范着我们生活的各个方面。

　　本书全部用插图概述的方式解释了测量单位和测量仪器背后的意义，并说明如何在电子、地球和星辰等物质世界以及人体和意识中使用测量。

　　本书有的是迷人的历史，有的是前沿的科学，共同探索了从温度、地震和放射，到音乐、血液和社会观念等一切可以测量的对象，以及法国大革命期间米制的起源。它带领读者领略从已知世界边缘的哈勃望远镜图像，到意识深处的智力测验的故事。

作者简介

　　安德鲁·鲁滨逊，著有畅销书《唤醒沉睡的文字》(The Story of Writing)和阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）、托马斯·杨(Thomas Young)和萨蒂亚吉特·雷伊(Satyajit Ray)等受欢迎的名人传记。他曾任泰晤士报高等教育增刊（The Times Higher Education Supplement）文字编辑，现在是剑桥大学沃尔森学院（Wolfson College, Cambridge）访问学者。

目录

引言 1

第一篇 测量的含义 12

第一章 米制的由来 14

古希腊人对地球的测量·经纬度·地球形状的研究·测量米·国际米制化进程

第二章 数字与数学 26

计数与会计·算筹，结绳与算盘·古代数字·数基·零和无穷大·坐标·几何学·黄金分割·分形·数学：自然科学？人文科学？

第三章 常用单位 40

重量与密度·长度与距离·面积与体积·角度·货币与价值·时间

第四章 仪器与技术 58

准确度和精密度，误差和不确定度·一根绳子有多长？ ·望远镜·显微镜·温度计·气压计·地震仪·盖革计数器·光谱仪·激光器·国家计量机构

第二篇 对自然的测量 74

第五章 原子 76

原子与量子论·原子钟·放射性与同位素·元素周期表·离子与化合价·化学浓度·酸碱度·体积与压强·温度与能量·质量与千克基准·材料、应力及应变·辐射与颜色·相对论·声音·电和磁·纳米技术

第六意 地球 100

罗盘·土地勘测·卫星·气象与大气层·风暴、飓风和龙卷风·闪电·气候变化·地质年代·板块构造论·地震·海啸·火山·矿物、钻石和黄金·物种

第七章 宇宙 130

日心说·行星运行·月球·行星·太阳·恒星·彗星·黑洞·自然界中的常数·宇宙膨胀及大爆炸

第三篇 对人类的测量 150

第八章 思想 152

语言·诗节韵律及韵律分析·旗语和莫尔斯电码·文字系统·速记·纸张大小和图书开本·图书与图书馆分类法·字体排版·摄影·计算·工具、钉子及螺丝·音乐与歌唱·IQ和智力

第九章 人体 170

人类基因组·血液·医学扫描·眼睛与镜片·身体质量指数·卡路里和食品添加剂·酒精含量·空气质量与花粉量·防晒系数·医学处方·疾病潜伏期·疼痛·压力因子·纺织品与托格值

第十章 社会 188

日历·时区·邮政编码·民意调查·人口普查·ID、真相及谎言·种族·军衔·枪支口径·经济学·彩票与赌博·体育与比赛·集合名词

后记：万物之尺 206

延伸阅读 212

图片来源 214

索引 216

精彩书摘

　　国际米制化进程

　　从法国大革命到1960 年引入国际单位制（SI）的一个半世纪里，米是通过保存在巴黎附近塞夫勒的国际计量局的金属尺长度来规定的，其复制品已分发给各国的国家标准机构。在1889 年，用致密的铂铱合金制造了一个新的原型尺。该原型尺横截面为X形，目的是使得支撑良好时，下垂和变形最小。在两端的抛光面上有细的水平标线，适合用千分尺进行可视设置，较粗的垂直线则用于监测在0 ℃ ~20 ℃范围内的金属膨胀。标准长度始终在0 ℃下测量。

　　这种金属尺的缺点很明显。在20 世纪的上半叶，科学家们想尽各种办法，寻找用光波波长重新定义米长度的技术，即可以在任何实验室利用适当设备进行测量的恒定标准。1960 年，用氪的谱线重新定义了米。随后在1983 年，现行基于光速的米定义被采纳：如今1 m 等于光在真空中（1/299792 458）s 所行进的距离。下表列出了米的可测量准确度的改进过程：

　　时间 定义米的基准 准确度

　　1791年 地球子午线四分之一的千万分之一 ±0.06 mm

　　1889年 原型尺 ± 0.002 mm

　　1960年 氪的波长 ±0.000007 mm

　　1983年 光速 ±0.000 000 7 mm

　　至今 同上，用改进后的激光器 ±0.000 000 02 mm

　　米制在全球的普及见第9页。继法国之后采用米制的国家都是受法国规则直接影响的邻国。令人惊讶的是，在1815 年拿破仑倒台之后，低地国家（Low Countries） 仍在继续使用米制。在1840年之前法国新旧计量体系的妥协时期，卢森堡、荷兰和比利时仍然遵循米制。

　　西班牙在19世纪50和60年代推行了米制。随后，作为各自政治统一的一部分，德国和意大利也采用了米制。不久后，葡萄牙、挪威、瑞典、奥匈帝国和芬兰等国纷纷加入这一阵营。到1900年，远超一半的欧洲国家推行了米制。殖民帝国扮演着他们预期的角色。在20世纪下半叶之前，西班牙的米制化意味着其在南美洲剩余殖民地计量体系的改变（至少是官方的），法国的米制化则支配着阿尔及利亚和突尼斯。而英国迟迟未采用米制，使得澳大利亚、加拿大和印度的米制化延迟到了20世纪后半叶。

　　1918 年，蒙古国改用米制，是第一个改用米制的亚洲国家。随后， 20世纪20年代，阿富汗与柬埔寨也改用米制。在日本，米制遭到强烈反对，直到20 世纪50 年代才完成米制的转变。而中国的米制化则要等到1959年，也就是新中国成立之后第10年。至于在前苏联，十月革命之后的1924年就推行了米制，是政治剧变推动了米制化。

　　英国政府在1965年正式承认了米制，然后在1979年恢复了英尺，并废除了米制化委员会。自1974 年以来，英国的学校一直教授着米制，同时包装上除了用英制外，也逐渐引入了米制，但是却没有打算改变道路标志，而且新闻报道也随意混用英制与米制单位。要英国接受米制可能还需等待十年一一大约自1965年算起，像法国从1791年—1840年需要半个世纪的时间一样!

　　至于美国，则没有丝毫政治意愿推行米制。甚至在科学领域，旧的计量单位有时与米制一起使用。比如1999年发生的一件令人哭笑不得的事，由于一个设计团队使用了传统的单位，而另一团队则使用米制单位，导致美国国家航空航天局向火星发射的探测器在太空中失联。在美国民众中，盖洛普（Gallup）民意测验表明，从1971年—1991年，人们对米制的认识从38个百分点增长至80个百分点，但是赞成采用米制的却从50个百分点降至26个百分点。

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前言/序言

　　译者序

　　测量具有悠久的历史，是人类文明繁荣的必要条件。人类对数和量的认识，可以追溯到原始社会。原始的测量几乎和人类本身一样古老。现今发现的最早泥板文献来自美索不达米亚，刻于公元前4000年末，记录了劳动力等级制度和国家机构发放给劳动者的口粮数量。我国古代早期，民间确定测量单位量值的方法则是“布手知尺，布指知寸”。所有测量都力图用数字和统计来简化和表达世界。

　　随着人类进步，测量范围不断扩大，测量精度也逐步提高，出现了专用的测量单位和器具。随着朝代更迭，制度变迁，这些测量单位和器具既传承又变化。

　　当今世界测量已经与人们的生活方式紧密相连，测量无处不在，例如时钟、电表、温度计、衣服尺码、食品保质期、酒精含量、体育比赛成绩、银行账户、互联网协议、无线电频率、问卷调查、人口普查以及其他形式的测量。发达国家的政府通过精密测量和税收对现代城市进行管理。英国科学家开尔文勋爵说：“实现测量并能用数量表述，才算真知；不能测量又不能用数量表述，说明学识浅薄、知之不够。"

　　测量技术的发展与经济、社会发展需求相适应。大规模机械生产的发展，对零部件提出了互换性要求。贸易活动的日益扩大提出了建立统一的测量标准的要求。一旦这些标准建立起来，不同人在不同时间、地点进行的测量过程就有了统一的依据，测量结果可以相互比较。也就是说，测量过程可以溯源到统一的标准。这种可以溯源到统一标准的测量就称为计量，而统一的标准就是计量标准。关于测量及其应用的科学称为计量学。虽然计量学在公众心目中，甚至在学术界都没有太高的名气，但计量学的研究却为世界性的测量体系的建立提供了技术基础。我国政府在过去几十年来，一直对计量工作给予充分的重视。1999年，中国计量科学研究院代表中国政府正式签署了《国家计量基（标）准互认和国家计量院签发的校准与测量证书互认》协议。目前我国已有1266项国际互认的计量标准，排名亚洲第一，世界第四。一批前沿的科研成果达到国际先进水平，一批自主科研成果服务我国经济和社会发展需求，但仍存在重技术，轻"文化"现象。世界各国的计量都对世界文化的发展和传承有着深远的影响。《测量的故事》这本书给我们阐述了广泛的测量，小到"原子"和"思想"，大到"宇宙"和"社会"。通过一系列测量的故事，向读者展示了测量的世界、计量的历史，深入浅出、感同身受。

　　本书适合所有对测量以及计量文化感兴趣的人员阅读。

　　中国质检出版社为本书从策划到出版提供了有力帮助和支持，国家质检总局计量司及北京市科协对本书的出版提供了经费支持，在此表示衷心的感谢。本书主要由中国计量科学研究院的同志完成翻译并审读，由于专业知识和时间的限制，书中肯定会有不妥之处，恳请各位读者对本书提出批评和建议，以便于我们不断修订、完善。

　　《测量的故事》编译组

　　2016年6月

　　北京