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令人头疼的英制度量

日常生活中，度量衡或许是最难让人引起注意的东西。

它存在于生活的每一个地方，并且出现在大部分场景中。

不过正是因为这一点，它的重要性经常被人忽略。

但有一种情况会让人们重新思考起度量衡，那就是不同度量衡之间的单位换算。

一般出现这种情况并不多，但在不少计算中需要时常用到，比如在弓箭射击中，弓箭势能强弱用多少磅来计算。

又或者在健身中，一份健康的食谱可能存在克与磅的换算，更甚至于某些食品或者科学报道中，甚至有加仑、品脱这样的度量单位。

罐头食品上的测量经常搞得人头大

如果不是特别熟悉的话，往往在换算这些统计单位时必须得使用科学计算器才能实现精准的换算。

尽管目前最主流的度量统计单位以国际公制为主，也就是我们常说的公斤、公克等。

国际单位制包含了一个连贯的系统，测量单位从七个基本单位开始，几乎涵盖了整个科学统计范畴。

从秒、米、千克、安培、开尔文、摩尔和坎德拉，一共7种度量衡，分别代表科学界中的不同科学体系下的统计计算。

全球使用公制、英制、美制的地区

当前定义国际单位制的方法是数十年来朝着越来越抽象和理想化的公式发展下的结果，其中单位的实现在概念上与定义分开。

随着科学和技术的发展，便可以引入新的和卓越的实现，从而无需重新定义单元。

事实上，国际单位制的演变和发展离不开科学的发展。

和诸多科学一样，单位统计和制度也是现代科学发展如此稳定的一个重要的微小因素。

为了实现国际单位制，它的每个基本单位的定义都是独一无二的，并提供了一个可靠的理论基础，可以在此基础上进行最准确的和可重复的测量。

用于保持测量精准的硅球

在成为国际单位之前，公制单位和单位量级从18世纪中叶开始的日常物理量经过临时拼凑而来。

直到后来，它们才被塑造成一个正交连贯的十进制测量系统。

例如摄氏度作为温度的计量单位，该单位源自瑞典天文学家安德斯·摄氏在1742年设计的标度。

不过当时他给出的标度也挺反人类的，100为冰点，0为沸点。

安德斯·摄氏和摄氏温度计

到了1743年，法国物理学家让·皮埃尔·克里斯汀重新描述了这个标度，并将摄氏的标度值颠倒过来才成为了我们今天所熟知的摄氏度统计。

但是在国际单位制未能完成统一之前，科学家们想要进行单位换算是一件非常头疼的事情。

尤其是英国的英制单位长期困扰着人们，即使在今天，这也是一种十分不受欢迎的度量衡统计。

一个奶瓶，三种度量衡

英制度量衡有多臃肿

英制单位有多讨厌？就连英国人也不爱用这玩意儿，如果不是1824年后，英国重新颁布了相关法条，恐怕英国人早就放弃了这套标准。

即使在今天，使用英制单位的前提是它们是惯用的、广为人知的，并清楚地标有英制单位。

原因在于，英制单位没有单一的基数。

这是作为一个连贯的测量系统的最基本的要求，然而英国却没能很好地做到这一点。

举个最简单的例子吧，例如1英尺是12英寸，而1英寸又是16分之16，1码则是3英尺。

美制尺子下方则是美制长度

关于长度计量另外还有其他统计单位，最奇葩的是这些统计都不遵循一个单一的基数。

比如16不能被3整除，长度统计不可能是完美的，所以便永远存在一长串小数。

如果要说长度、时间、温度和重量之间的关系，这在今天的物理体系中十分重要。

长度、时间在讨论物体运动速度时十分关键，在今天，米的长度由每秒的光速定义，重量和温度必然与体积存在相互影响。

由于这种混乱的统计导致多种混乱统计出现，甚至有多个单位名称相同，但彼此之间并没有关系。

例如盎司可以指美制液量盎司、英制液量盎司、美制干盎司、英制干盎司，所以前面提到的1824年的法案才会显得如此重要。

不然人一问起来，一杯23盎司的水瓶有多重？

这要是在这之前应该会让人讨论一整天。

同样是“一加仑”水，价格却不同

混乱的统计系统使得它很难在科学界中发挥出自己的作用，科学家以前也经常为此感到头疼，尤其是涉及到多个学科穿插的统计学任务中。

例如磅作为重量单位，在讨论受力分析时，什么是基于磅的质量单位呢？

在19~20世纪，英国甚至使用了3种不同的质量和重量系统，分别是金衡制，主要用于贵金属。

第二种则是以磅和盎司为单位的测量系统，也就是我们经常看见的英制统计，起始于13世纪，并在1959年更新。

保证公平的度量衡检查员

最后一种则是药剂师计量单位，嗯…对，英国人还专门搞了一个药剂计量单位，因为搞不好就给病人开药过多。

不过这在后来也没用了，因为有了公制单位，而公制单位在科学目的中完全适用大多数场景。

对于英制这种头疼的换算，英国在1995年完成了向公制的官方部分过渡，尤其在某些应用中，例如生啤和酒水中。

不过英制在今天仍有大量使用，比如最常见的汽车车速表。另外包括曾经受英国殖民影响的殖民地，英制单位在这些地区也有使用。

汽车仪表一般仍会保留两种计量

公制度量的进化

关于度量衡以及测量历史，相关记录最早可以追溯到公元前3世纪或4世纪。

最早的统一度量衡在3~4千年前的古代民族中有埃及、美索不达米亚和印度河流域，或许还有埃拉姆（今天的伊朗）。

根据早期巴比伦和埃及记录以及希伯来圣经表明，长度计量最先使用的是前臂、手掌和手指来测量。

而时间则是用太阳、月亮和其他天体的周期来进行测量。为了统计体积这种比较特殊的情况，人们会用粘土或者葫芦制成的容器来装满种子，然后以计数的方式测量体积。

早期人类使用手肘计量的表格

事实上英制单位显得混乱也存在许多历史原因，最早在公元1世纪的罗马殖民统治之前，不列颠群岛在罗马时期主要依靠古罗马的计量单位。

但在盎格鲁-撒克逊时代，13.2英寸（335毫米）的北德英尺成为了其他线性测量单位的标称基础。

在13世纪中期至14世纪初这一时期，在“肘和杆的构成”（拉丁文为Compositio ulnarum et perticarum）法律颁布之前，英国的测量系统一直基于盎格鲁-撒克逊人。

前度量衡办公室“伦敦七姐妹”

而在11世纪的诺曼征服时期，英国还引入了一种“英斗”作为新单位。

即使后来《大宪章》颁布，酒水饮品等体积度量仍然没有一个准确的定义单位。

这是英制体系如此混乱的一个重要历史原因，可以看出这与当时英国的社会发展离不开关系，这也在英国后来的殖民体系中有过体现。

后来在16世纪，荷兰数学家兼科学家西蒙·斯蒂文首次提出用十进制进行日常用途，并且他本人也认为统计中的小数算法显得十分笨拙。

公制系统出现离不开当时热力学的发展

17世纪70年代，法国科学家加布里埃尔·穆顿提出了与英国科学家约翰·威尔金斯类似的提议。

即基本长度单位应为千分之一弧分，大约为1.852米。尽管这个想法并没有为统计单位带来实质性改变，但是在这一时期已经开始有公制单位的雏形。

直到1799年，公制单位被首次描述，并且在法国正式采用。

后来在19~20世纪，公制单位成为世界范围内的主导体系，尽管在美国、中国、英国中仍有传统的度量衡单位。

公制用品“四天王”

但国际公制单位带来的是整个学术界的统一定义，人们再也不同翻来覆去地去查阅资料寻找相对应的单位换算。

有了一个统一标准后，公制单位的优势日渐凸显，并为后来的科学计算带来了极大的便捷。