“公尺”的演变

王贞虎

度量衡是一切科技的根本，其本身也是一门最基础的科技。在科技史上，公制的发明绝对是影响最深远的事件之一。1960年至今，举世通用的“国际单位制”便是衍生自公制的一套系统。而无论是公制或国际单位制，公尺(1公尺即为现在的1米)这个长度单位都具有中心地位。

过去200多年间，公尺的定义经过数次大大小小的更迭，正好反映了18世纪以来的科技发展。

1789年，法国首创公制

公制与法国大革命有着密不可分的关系。法国人早就有心建立一套科学的度量衡制度，1789年，那场革命正好带来“破旧立新”的机会。他们郑重其事地设立一个委员会，为了要让这套度量衡成为名副其实的“公制”，委员会决议采用地球当标准，将北极到赤道的经线定义为1千万公尺。

想当然地，他们最初定义的是经过巴黎的经线，但后来真正测量的，则是从敦刻尔克到巴塞隆纳那一小段，根据这段距离，再配合天文观测，便可推算出所需要的长度。然后将这段长度除以1千万，便是制作“公尺原器”这根金属棒的根据(这根金属棒曾经改版好几次，此处不细究)。

1889年，国际公尺原器

从此以后，虽然法国人推广公制不遗余力，但世界各地的阻力却相当大。1875年是公制全球化的第一个里程碑：许多国家在“公尺条约”上签字，算是承认了公制的国际地位。位于巴黎近郊的“国际度量衡局”便是根据这个条约于1889年成立的，而公尺定义则改为：保存于该局里面那根铂铱合金“国际公尺原器”上2个刻度间的长度。

根据这个定义，公尺遂定于一尊，与地球周长不再有绝对的关系。严格说来，这不算走回头路，原因之一是地球并非真正的球形，表面又凹凹凸凸，并不适合当长度的标准；原因之二是“国际公尺原器”还有许多副本，分送各国妥善保存，例如美国便将其副本存放于“国家标准与技术局”。

1960年，以波长定义

但是随着科技的发展，“公尺原器”这种中央集权式定义逐渐过时。于是，在1960年，第11届“万国度量衡会议”通过改以光波波长来定义公尺：将氪(86)原子某条橙色光谱线所对应的波长，定义为1公尺的1／1650763.73。如此，只要有足够精密的设备，任何实验室皆可量得公尺的标准长度。套句政治术语，这是个标准的“去中心化”定义。

1983年，改以光速定义

不过，这个定义只用了23年。到了1983年，第17届“万国度量衡会议”再度翻案，改将光线在真空中行进一秒的距离定义为299792458公尺，小数点后面统统是零。

这个定义不但比波长定义简洁得多，而且放诸宇宙皆准。因为自从爱因斯坦1905年提出狭义相对论之后，物理学家便坚信真空光速是宇宙中最绝对的速度。值得注意的是，这个新定义造成“国际单位制”根本上的改变：最基本的物理量从长度变成了光速(通常写作c)。此后测量光速的目的，不再是为了求得更精确的c值，而是为了对公尺做更精确的定义。

为何要用299792458这个既古怪又麻烦的数字定义光速呢?那是因为虽然光速非常接近每秒3亿公尺(30万公里)，科学家却早就测得十分精确的数据：以公尺的旧定义来说，这个数据的整数部分，正是299792458。因此，1983年的新定义可算是“倒因为果”，利用这个整数倒过来定义光速。

据说当年在会场上，有人主张干脆将光速定义为每秒恰好3亿公尺，可惜这个高瞻远瞩的提议却遭到否决。想必是由于那会使得许多精密数据被迫更改，而全球科学社群经不起这样天翻地覆的变化。

不过，总有一天，有识之士将认识到“长痛不如短痛”，而在某次“万国度量衡会议”上，将光速定义改为每秒3亿公尺。