1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業我國計量發展歷史大體可分為原始、經典和現代三個階段原始階段以經驗和權利為主，大多利用人、動物或自然物體作為計量基準。象上述“布手知尺、掬手為升、取權定重、邁步算畝和滴水計時”等，相傳在大禹治水時，就使用了“準繩”和“規”“距”等計量器具，秦始皇統一度量衡這一史實大家都知道。古埃及的尺度是以人的胳膊到指尖的距離為依據的，稱之為“腕尺”（約46cm），英國的碼是亨利一世將其手臂向前平伸，從其鼻尖到嘴尖的距離（1yd=0.9144m）；英尺是查理曼大帝的腳長（1ft=0.30

2、38m）英寸是英王埃德加的手拇指關節的長度；而英畝則是兩牛同軛，一日翻耕土地的面積（1英畝=4050平方米）。計量是指實現單位統一、量值準確可靠的活動。 中國古代以度量衡和時間為主要內容的計量技術，有著悠久的歷史，早在父系氏族社會，度量衡和計時已是農業文明的基礎。傳說在黃帝時代已發明了以干支記日、月。繼而堯命羲、和二人參照日、月、星辰定歷法。舜到東方巡視，在部落聯盟議事時，商討把四時之氣節、日之大小、日之甲乙，度量衡的齊同，樂律聲音高低都統一起來。禹治理水患，劃分九州，“身為度，稱以出” ，以人體建立度量衡標準。上述雖然都屬后人追溯，卻真實地反映了先民們的自然哲學觀念。 計量制度的建立，單位標

3、準的確定雖然都是人為的，但必須具有權威性。公元前221年，秦始皇用武力征服了各諸侯國，頒發了統一度量衡詔書，同時初步建立了一套完整的度量衡制度。后經漢代的改進、完善，成文于典籍而被歷代遵循，奉為圭臬。此后每經改朝換代，都要探究古制之本，以確定當朝度量衡和計時單位標準。歷代流傳下來的器物不斷被發現，其傳承關系明確便是有力的證明。直至清朝，無論是度量衡或計時制度都是秦漢古制的沿襲。今猶陳列在北京故宮博物院太和殿前的鎏金銅嘉量和晷便是有力的物證。 中華民族的祖先，通過長期的生產實踐和天文觀測，創造了里畝、尺寸、升斗、斤兩等度量衡單位制和年、月、日時、刻等計時單位。以當時先進的科學方法，制定了單位量值

4、標準，不斷完善測量器具和則量方法，使中華民族繁衍生息創造的物質財富和科技文明，都能在時空坐標上定格記錄下來，其量化的數據真實、可比。 中華悠久的文明史流傳下來的大量的珍貴文物，其中許多與計量有關的器物和文字資料，記錄和講述了一個個生動而有價值的故事。如考古學家曾統計過，在100多座春秋戰國時期楚國的墓葬中，出土了數量不等的天平、砝碼，它們是用來稱量可切割的黃金貸幣的。反映了楚地盛產黃金、經濟繁榮、商賈活躍的社會面貌。而掌握著大量財富的王公貴族和豪商們，死后仍然向往著升入天堂，繼續過著榮華富貴的生活，天平、砝碼便成為隨葬品埋入地下。又如留存至今的“商鞅銅方升”，器壁刻銘詳盡，其中“十八年”即器的

5、制造年代在商鞅輔助秦孝公變法的公元前344年，為了統一秦國度量衡而由官居卿相的商鞅親自督造的。“十六寸五分寸壹為升”，說明當時已普遍使用“以度審容”。“齊卿大夫眾來聘”， 一方面是記錄了當時重大的政治事件，同時也可能有兩國共同商定過有關統一度量衡的內容。公元前221年，秦始皇下詔書統一全國度量衡，又將詔書加刻在器的底部。一件量器所刻銘文，向后人講述了秦國幾百年的歷史，它的重要意義遠遠超過了器物本身。秦始皇統一度量衡幾乎是世人有口皆碑的歷史功績。秦權、秦量出土地域之廣、數量之多，令人驚嘆。據粗略統計，出土地域囊括了被統一的每一個諸侯國舊地，數量多達百余件。這些都展示了秦始皇統一度量衡的決心和雄才

6、大略。 中國古代計量技術，在歷代史籍中都有輯錄。研究者根據文獻記載，對照所能見到的器物，考釋其銘文，測量其實際數值，模擬、復現其計量功能，使塵封的古老科技重現光彩。西漢末年，經學家劉歆總結了前人的智慧，提出了一套系統的以黃種、累黍定度量衡標準的理論，后載入漢書?律歷志。即以音頻定長度，用累黍為介質加以復現。聲與量皆為無形之物，量尚可通過度量衡量測出來，而在古代，聲是無法測量并保存的。如何讓以黃種定度量衡這一科學的設想得以實現，劉歆等先哲們通過反復試難后。提出以黍為介質，即選用中等大小的自然物“黍”，橫排90粒得黃鐘律管之長（9寸），加一寸即一尺。律管之積約容1200粒黍，與一龠的容量相當，二龠

7、為一合（16.2立方分）。積1200黍之重約12銖，24銖即一兩。這樣便形成了一組參量公式，厘定出度、量、衡三個單位量。從此這一量化了的公式便成為其后歷代制定當朝制度時可遵循的古代標準，既可以用度量衡來定律，又可以用律來校度量衡。近現代許多學者對此做過大量的理論推算和實物驗測，證明這一公式是符合物理學原理的，在一定誤差范圍內也是可以復現。 中國古代許多杰出的科學家，在他們的科學實踐中因離不開“時空量”的測量，都關注和研究度量衡及時間計量。如戰國時的著作墨經，首先討論了等臂杠桿和不等臂杠桿各種平衡的狀況，對衡器的制造作了理論上的分析。不足之處是尚示以應用數學或數學語言來表達這些平衡關系，三國時期

8、的數學家劉微注釋九章算術時以“新莽嘉量”與三國?魏時的尺度、容量作比較，得出魏尺、魏斛分別增大了4.7%和2.6%。南朝數學家祖沖之，經反復運算、研究后，得到了精確小數點后七位數的圓周率（3.-3.）。并用它校核了“新莽嘉量”的設計數據后，指出其設計者劉歆的數術“粗疏”。唐代在經過長期的實際運用后，把沿續了大約1600多年衡制中的“兩、銖、累、黍”非十進制，改進為“十錢為一兩”。后又經過宋代進一步完善，推出了“兩、錢、分、厘、毫”皆十進位的質量小單位系列。宋代的另一特點是，眾多的天文、音律、算術家以及達官顯宦都參與到詳考古今（宋）計量器具的行列中來。如開國之初便有劉承口精校朝廷收支銀兩的各種衡

9、器，創制了精巧的小型桿秤戥子，重新制頒了成套標準砝碼。李照研制了“樂秤”（又稱水秤），提出用1升水定1斤重的標準。司馬光與范鎮關于是“律生度”還是“度生律”，往返書信數萬言，歷時三十年。北宋科學家沈括著浮漏儀，將漏刻的結構及消除誤差的各種措施一一記錄下來。宋史?輿服志中對指南車、記里鼓車的內部結構、齒輪傳動系和機構裝置作了詳細的敘述。 把長度、容量、重量三個物理量建立起自然物標準，在我國秦漢時期已積累了這方面的知識并實驗應用。西漢末年，律歷學家劉歆(？23年)用積累和黃鐘律管互相參校，定出長度、容量、重量的單位標準量。這種利用音頻原理和黍的容重特性，使度量衡三個量之間建立起參數關系，在一定條件

10、下是合理的。又如史書記:“黃金方寸，而重一斤”，“水一升，冬重十三兩”這些參數關系都是科學的。古時檢定度量衡器具十分強調時令，都選擇春分秋分時節進行，因為這時“晝夜均而寒暑平”氣溫適中，晝夜溫差小，校正度量衡器具不會受溫度變化的影響。古人還認識到“懸羽與炭而知燥濕之氣”，“煤故炭輕，濕故炭重”測量濕度的知識。在掌握度量衡技術方面，對自然規律有深入的了解。千百年來，祖先們接連不斷地進行計量測試實踐活動，積累了豐富的認識自然、改造自然的知識和經驗，留下了彌足珍貴的度量衡文物，在中國燦爛的古代科學文明中，譜寫下光輝的一頁。 經典階段一個以宏觀現象與人工實物為科學基礎的階段，標志是1875年簽定的米制

11、公約。包括根據地球子午線1/4長度的一千萬之一建立了鉑銥合金制的米原器；根據一立方米水在在規定溫度下的質量建立了鉑銥合金制的千克原器；根據地球饒太陽公轉周期確定了時間（歷書時）單位秒等。它們形成一種基于所謂自然不變的米制,并成為國際單位制的基礎。但是這些宏觀實物基準隨著時間的推移或地點的變動,其量值不可避免地受物理或化學性能緩慢變化的影響而發生飄移,從而影響了復現、保存，并限制了準確度的提高。早在1870年英國物理學家、數學家J.G.麥克斯韋就指出，長度、質量和時間的單位應當建立在原子波長、頻率、和原子質量中，而不是在運動著的星體或物體上。現代階段以量子理論為基礎，由宏觀實物基準過度到微觀量子

12、基準。國際上以正式確立的量子基準有長度單位米基準、時間單位秒基準、電壓單位伏特基準和電阻單位歐姆基準。從經典理論來看，物資世界在做連續的、漸進的宏觀運動；而在微觀量子體系中，事物的發展是不連續的、跳躍的也是量子話的。由于原子的能級非常穩定，躍遷時輻射信號的周期自然也非常穩定，因此躍遷所對應的量值是固定不變的。這類微觀量子基準，包括1960年用氪86原子的特定能級躍遷所定義的米、1967年用銫133原子特定能級躍遷所定義的秒等，提高了SI基本單位實現的準確性、穩定性和可靠性。但是，它們仍與某種原子的特定量子躍遷過程有關，因而尚不具備普實性。最好的方案是用基本物理常量來定義計量單位。例如：1983

13、年將米定義為光在真空中在1/秒的時間間隔內所行進的長度，既認為真空中光速作為一個定義值恒為m/s（約30萬公里/秒）；而長度事實上變成了時間（頻率）的導出量。這種定義通過不變的光速給出了空間 和時間的聯系，使新定義的米只依賴于目前測量不確定度最小（10-15量級）的頻率，從而更具準確性、穩定性、可靠性和普適性。 以上主要是從量的定義上劃分階段，從另一個角度來看，由于計量在古代是各國獨立產生，并作為民族文化和社會制度的一部分繼承和發展，直到19世紀，各國使用的計量單位及其進位制度、計量器具和管理措施等彼此差異甚大。計量學長期停留在記述各種計量單位和換算各種關系的階段上；計量管理工作都是各國、各地區各自為政。隨著工業和國際貿易、特別是物理學等實驗科學的發展，需要測量的量已從傳統的度量衡劇增至上百個。1819世紀，歐美科學家開始創建一種以科學實驗為基礎、可在國際上通用的計量單位制。1875年米制公約的簽訂標志著各國計量制度趨向統一；1955年簽訂國際法制計量組織