长度单位--米的故事                            
           
     国际单位制SI是法文 Système international d'unités 的缩写。
    SI中有7个基本单位：m 米,kg 千克,s 秒,A安培,K开尔文,cd烛光,mol摩尔。其中大小写不能随便乱写。可见除了A,K之外都是小写的。

  排在第一位的老大是米。它的定义：
    米是光在真空中，在1/299,792,458 秒的时间间隔内行程的长度。

  显然，光速就是 299792458 米/秒。而且规定它为定值，即其不确定度为0。意思就是，不管光在真空中1秒内走多少长度，把它等分为299792458个分段，每个分段就是1米。复现精度提高后，那是米的精度的提高，而光速是不变的，就是每秒钟走固定的分段数目而不管每段长度如何。所以，光速就固定不变了。
     
     SI的前身是米制（metric system),俗称公制。它是相对于英制而言的。米制的产生已有二百多年的历史了。
     1789年，法国起义的人民攻占了巴士底监狱，1790年法国国民议会通过了统一计量单位的提
案并委托法国科学院（成立于1666年）完成此项工作。当时法国科学院的科学家阵容非常强大，那个年代是法国涌现大批数学物理大师的年代，例如：
拉格朗日，拉普拉斯，勒让德，拉瓦锡，波尔达都在其中。
      开始时，提出三个方案：1）纬度45度海面上周期为1秒的摆长。2）地球子午线周长的四千万分之一。3）地球赤道周长的四千万分之一。结果采用了2）方案，即从北极经过巴黎到赤道的海平面子午线弧长的1千万分之一，称为meter,源于希腊文，意思是测量单位。具体测量是只测量其中的一段：从敦刻尔克起，贯穿法国并延伸到西班牙的巴塞罗那。知道了此两端点的纬度差多少度，当然就可以算出圆周长了。

      1792年在法国天文学家德朗布尔和梅尚指导下进行测量，历时7年，到了1799年完成了最后的测量和计算，制作出一个扁矩形截面的白金杆，两端面之间的距离为1米，同时还制作了略带圆角边缘的白金圆柱实心体的千克基准器，其重量等于1立方分米纯水（在摄氏4度时）的重量（质量）。白金米尺和白金圆柱体分别称为档案局米尺和档案局千克。由于千克定义也含有米的因次，故米和千克制又叫米制。

    米制的推广到全世界，是在1867年巴黎世博会上，由专家学者倡议并得到法国政府支持之后才开始。从其诞生之日算起，已经过了半个多世纪。
    1875年5月，有17国签署了米制公约并提供经费成立国际计量局BIPM。该局由国际计量委员会 CIPM指导下工作。委员会每两年召开一次。而且每6年至少开一次国际计量大会CGPM。
     国际计量局负责制作、分发、保管、比对和检定新的米原器与千克原器。两种原器的材料为铂90%铱10%合金。
     米原器 International Prototype Metre ,横截面是X型的，水平横筋两头各刻3根线，每头3线的中间那根线是正式线，两正式线之间的距离为1标准米。它以档案米白金尺两端之间的距离为准。实际上就是以实物为基准了。尽管后来精确测量的结果，地球子午线周长与原来测量的数据有出入，但仍然以此档案局实物为米基准。这样，地球子午线周长只能是近似于4千万米或4万公里，其准确值为40007.86千米。

      千克原器 直径和高相等（约39 mm)的圆柱体，其重量等于4度C时1立方分米纯水的重量（质量）。这是重量（质量）基准。

英国Metallurgists Johnson Matthey & Co约翰孙。马蒂公司提供材料制作，先制作了3根米尺原器I1,I2,I3和3个千克原器KI,KII,KIII.1882年至1886年又制作了30根米尺和40个千克砝码。
1889年第一次分发给参与国。分发情况：

     米原器：No.6作为国际米原器，No13和No26为参考基准。
     千克原器：KIII 作为国际千克原器，No9,No31为检查用基准，No1和KI作为参考基准。No7,8,29,32作为预备之用。
      以上的基准物均存放于国际计量局储藏室。
     其余叫副原器，分发给参与国。如俄国：米尺No.11,No.28共2根，千克两个：No.12,No.26
     日本：米尺No.22,10,20 共3根，千克不详。美国虽然是英制，但也有米尺No.27作为换算基准。
     中国：较晚申请加入，1908-1909年（光绪34年申请-宣统元年送回国）米尺副原器号码不详，显然是后来制作的。千克副原器为No.60,同样也是后来制作的。（我摘自中国百科/物理学摘要/中国的度量衡/作者丘光明的文章。）。
     根据1875年米制公约设立的国际计量局负责保管标准原器。今天依然存在的国际计量局所在地是法国政府当年提供的，位于西佛斯城，建筑物依然在使用。原器储藏室在地下8米深处。储藏室有锁匙3把：分别由国际计量委员会主席、法国档案局长、国际计量局长3人各持1把。没有此3把锁匙同时开锁就打不开门。现在每4年一次的国际计量大会开会时供参加大会的代表开放参观。（以上是我根据日本科技杂志摘译的。）

     1960年之前的米的定义是：摄氏0度时米原器两刻线间的距离为1米。
     1960年后的米定义改为
“米的长度等于氪86原子的2p10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍。”
     1983年至今又作了变更：“米是光在真空中在 1/299792458 秒的时间间隔内运行距离的长度。 相对精度提高到10的-9次方至 10的-10次方。
     其中，氪86灯管的采用情况：我国于1963年从德国物理技术研究所PTB购买了多支。由中国计量科学研究院负责复现米的定义。用Fabry-Perot干涉仪、摄谱仪等组成整套装置，将氪86的6057埃米谱线与镉红线、汞198冷阴极灯绿色谱线和氪灯自身辐射的一些谱线相互对比。准确度为±1x10的-8次方。

氪86灯管


    至于1983年后的以真空中光速来定义米的原因，是由于激光干涉仪及铯原子钟的应用。激光光源比氪灯光源好，因为激光几乎是平行发射且亮度高。频率范围窄，其可以观察到的干涉现象的最大光程差（反射镜移动距离）很大。例如，氪灯相干长度是38.5cm,而氦氖激光器相干长度达数十千米。铯原子钟计量时间精度达10的-13次方，即小数点后的第13位。
     光速=频率×波长，1972-1973年美国标准局的埃文森(Evenson)等人测量光速的方法是用甲烷近红外部分吸收线之一，测得：
    波长λ= 3392.23140 nm (相对精度±4 ×10的-9次方）【nm=10的-9次方米】
    频率ν= 88376.181627 GHz(相对精度±1×10的-10次方）【GHz=10的9次方赫兹】
所以，光速c=νλ=299792458 m/s (相对精度±4×10的-9次方）。于是有1983年的第17届国际计量大会通过的新的米定义和光速成为定值。
换言之，米的定义是频率为299792458的电磁波在真空中的波长。不管它是多少，始终有λ=1。由此可以理解光速现在已经定义为定值：299 792 458 米/秒。其不确定度为0。（延年松鹤2010/5/20）
        
Resolution 1 of the 17th meeting of the CGPM (1983)
The 17th Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM),
decides[17届国际计量大会决议]

The metre is the length of the path travelled by light in vacuum during a time interval of 1/299 792 458 of a second. 
The definition of the metre in force since 1960, based upon the transition between the levels 2p10 and 5d5 of the atom of krypton（氪 86）, is abrogated(被取消)