科學是從定量的概念發展出來的，衡量一個目標的多少、大小，最關鍵的動作就是測量。測量的邊界就是存在的邊界，測量的準確就是對“存在”最嚴謹的定義。

這個系列我們講的是科學思維中的嚴謹，這種嚴謹首先體現在測量這個活動上，這話說的有點虛。那現在我問你兩個問題，你就知道嚴謹是一種什麼思考方式瞭。比如說：

1米到底有多長呢？

溫度計上顯示的24攝氏度是溫度本身嗎？

這兩個問題我會在後面仔細地講給你，如果一個人在沒有刻意準備的情況下，可以說出米、秒、千克的來由，那他就已經有瞭成為大科學傢的思考習慣瞭。

可以這麼說， 測量的極限就是一切事物存在的極限 ，我們通過這一系列的課，會知道很多常用單位的由來，也會知道世界上是有一個專門機構管理米、秒、千克、安培、摩爾、開爾文、坎德拉這些物理單位的，它就是國際度量衡委員會。

而剛剛我說的這7個單位，是目前國際單位制中的7個基本單位，科學傢描述世界最基礎的語言就是由它們之間加減乘除得到的。

混亂的度量衡

米這個單位到現在，除瞭頑固的美國人在生活中不太用，已經是全世界公認的長度單位瞭，但在1840年之前是幾乎沒人用的，甚至科學傢們也是這樣。

那個時候，他們各自用各自習慣的單位，研究科學史的人曾經統計過，1789年法國大革命之前，當時法國人用到的度量衡標準超過2萬種。

就連一個普通的村民都有可能用3種不同的重量單位來交易同一種商品。比如同樣是一袋面粉，在市場裡買賣用一種，給教會交“什一稅”是另外一種，給地主付費又是一種。

這種情況，不隻發生在農村，在巴黎的市中心都是這樣的，這些常用單位，行業協會制定一份，巴黎市政廳制定一份，造幣廠制定一份，教會制定一份，有人用十六進制的，有人用六十進制，有人用十進制。

雖然這樣混亂的計量單位用起來很麻煩，但是因為當初各自制定規則的時候，都是傾向於自己，有利於自己的，所以到後來誰也說服不瞭誰。

法國大革命

最終能改成大傢統一的標準，撬動瞭利益板塊的是法國大革命。這場革命意義深遠，可以說現代社會的很多運行體制都是在這場革命中誕生的。

對於單位制來說也是這樣的，當時的法國人民帶給路易十六的請願書裡，表達瞭幾個最最強烈的意願，他們希望：

隻有“一個上帝”，隻有“一個國王、一部法律、一個重量和一個尺度”。

看到最後兩個要求，都不得不感嘆法國民眾的素質，那已經是1789年瞭，在這之前，法國有一種特有的傳統文化，大約延續瞭300年之久，那就是數學。

所以，在構建一個新世界的訴求當中，民眾強烈地希望統一度量的單位。

長度單位的新定義

1800年，拿破侖上臺之後，法國科學院提交給他一份關於1米有多長的文件，在這一版的內容中，長度單位定義的方式跟從前有瞭巨大的差異。

那從前是什麼方式呢？

有很多，比如說人的胳膊伸出來有多長，那就以它為單位，或者人的手掌張開有多長，人的一步可以邁多遠，或者扔一塊石頭可以扔多遠，拿這些作為長度的基準單位。

但是拿破侖看到這個版本裡寫，1米等於地球大圓的1/4的1/1000萬，也就是從赤道到北極這個距離的1/1000萬。

不知道各位看到這個定義是什麼感覺？

我的感覺是，這句話背後已經有瞭無數個鋪墊性的工作，能說出這樣的話，需要做好幾樣工作。

第一，就是得確認地球大概是一個球體，這個工作是從15世紀開始做的，那時候不斷地有航海傢來幫忙總結出這一點。

第二，就是各種標志性距離的長度，比如說地球的周長是多少，從北極點到赤道的距離是多少。

第三，就是確認地球不但大致是一個球體，而且還是一個非常均勻的圓球體。

確定地球大概是一個球體的故事咱們不多說瞭，因為各種航海傢探險的故事裡已經很多瞭。

測量地球有多圓

我們來說說離拿破侖看到米這個定義最近的一次鋪墊工作，那就是如果把地球看作是一個球體，那它到底有多圓呢？這個怎麼測呀？

方法就是分別測一下赤道附近一個緯度的長度，跟北極附近的一個緯度的長度，看看這兩個長度是不是一樣。如果赤道的短好多，就說明地球非常扁。

這個工作最早是由法國科學傢德朗佈爾跟安德烈·梅尚做的，他們分別是在法國最北端的敦刻爾克，跟當時法國最南端的巴塞羅那測量過。

從結果看，地球應該是很圓的，但是因為這最南跟最北相距太近瞭，如果這個最南能更靠近赤道一些，這個最北能更靠近北極點一些，那就好瞭。

於是後來法國科學院就組織瞭一次聲勢浩大的測量活動，兩支隊伍，一支奔北極，一支奔秘魯，實驗目的就是要分別測一測1度的緯度有多遠。

去北歐的那一支，帶隊的是法國科學院的院長大人莫佩爾蒂，這個院長很會調配資源，安排隨隊的天文學傢叫攝爾西烏斯，他是做向導的，人傢老傢就是瑞典北方人，所以隊伍進瞭北極圈之後該怎麼行動，那是非常有經驗的。

攝爾西烏斯，它的英文是 Celsius，這個詞就是攝氏度的意思。沒錯，他本人就是因為發明瞭溫度計跟溫度的現代定義，所以後人一直用攝氏度來紀念他。

雖然這一路是非常艱辛，但總算是順利弄完，兩年後測量的結果以當時的單位是57422尋（Toise）這個單位，然後全員就返回瞭法國。

可是另一支隊伍去瞭秘魯，完全不同的命運，領隊佈格，這人本身就不太靠譜，到達南美洲之後，當地發生瞭部落戰爭，他們沒法前進就駐紮瞭。在駐紮期間，佈格跟當地的幾個土著女子亂搞，捅瞭馬蜂窩，當地人就奮起反抗，殺瞭幾名船員和一個隊醫，後來總算雙方和解瞭。

這位佈格現在是沒人聽說過，當年也是很出名的，因為他曾經獲得過法國科學院有一年的有獎征文的第一名。

法國科學院對科學傢的資助方式就是每年的有獎征文，年年有，所以獲獎也不稀奇。但那一屆是比較特殊的，因為他排名第一，排名第二的是當時隻有19歲的歐拉。

當年他們解決的是什麼問題呢？

就是帆船上那個裝帆的桅桿，應該裝在什麼位置，這個船才能航行得最快呢？當時佈格是第一，歐拉是第二，這個也算是佈格的幸運。當時歐拉隻是一個19歲的少年，並且歐拉在那之前，從來沒有見過帆船，也不知道帆、桅桿都長什麼樣。

咱們話說回來，這支去秘魯的隊伍，他們測量的過程很不順利，有一個得力幹將在半途還跟秘魯當地一個13歲的土著女孩兒私奔瞭。

經過瞭兩年多的時間，他們也測到瞭結果，到此為止，本該回法國去瞭，但是隊裡又起瞭內訌，隊裡的領隊跟副領隊對回程應該怎麼走大打出手，結果這個隊伍一分為二，各走各的，補給就不足瞭。

佈格後來又花瞭1年多的時間，跌跌撞撞地回到瞭法國，把結果“56748尋”帶給瞭法國科學院。

而這個副領隊拉康達明走錯瞭路，誤入瞭亞馬遜叢林，一而再，再而三地迷路、生病，差點就病死在毒蟲猛獸遍地的原始森林裡瞭。拉康達明花瞭7年的時間才輾轉回到瞭法國。

這位英勇的科學傢回到瞭傢，卻沒有受到歡迎，因為所有的親戚都以為他已經死在南美洲瞭，所以幾年前就已經給他辦好瞭喪事，傢產也給分瞭。拉康達明隻好是死而復生，重新做人。

他在這7年也不是渾渾噩噩過來的，當初之所以要走那條路，就是希望能借這次難得的機會收集一下南美的動植物標本，他在那幾年收集瞭無數歐洲人聽都沒聽說過的標本。

比如說，後來成為工業最重要原材料的橡膠，就是由他第一次帶回歐洲的，他帶回的 N 多素材，後來還成就瞭法國博物學傢佈豐寫的那本書，叫《自然史》。

米制的確定

那麼200年前，法國科學院遞交給拿破侖的那個米的定義到底準不準呢？

以現在對地球的測量結果看，那個時候的1米比現在的1米長瞭1.9毫米，這個精度放到現在隻能用在生活裡買衣服、買鞋，哪怕是搞一些中學的物理實驗，這個精度都不一定夠。

但是誰能想到，當年為瞭確定這一步，花瞭 N 位大科學傢不知多少的心血。

拿破侖當時拿到這個結果非常高興，一向驕傲的拿破侖評價單位“米”的誕生，他是這麼說的，說：

統治會更迭，但這項工作會永存。

如果咱們參考拿破侖這個人的性格，這樣的評價可算是高到天上去瞭。之後，這個標準就在全國推行，采用新的十進制的米制。

可是現實是殘酷的，新的單位制因為從來沒有參考過任何人的利益，可以說得罪瞭所有跟制定標準有關的機構，所以後續產生的阻力是非常大的，甚至在米制推行瞭10幾年之後，連拿破侖本人都受不瞭瞭。1812年的時候，拿破侖下令，恢復舊的單位制，可以跟米制共同使用。

不過幸好，10幾年的時間，還是讓科學界跟進步的階層嘗到瞭甜頭。所以大約在1840年的時候，也就是在咱們這兒還是第一次鴉片戰爭的時候，法國最終廢除瞭所有舊的度量，統一隻用米做基本長度單位。

所以1米有多長，在科學發展過程中第一次得到可靠的結論，就是赤道到北極距離的1/1000萬那麼長。

從確認地球是球體，到測量出地球的各種特征尺寸的參數，到確定地球到底有多圓，這中間不但有各種航海傢、天文學傢，甚至連科學院的院長都親自出馬去參與。可以說，每一步的推進過程沒有一個猜測是輕松得到確認的。