单位的故事(第3季)——重量
重量是另一个与我们日常生活密切接触的单位。重量不仅是我们在减肥时斤斤计较的数据,而且是自从有了物品交换,保证交换关平的依据。
我们在考虑一件东西有多重时,最初总是和身边熟悉的物品做比较:那家伙足有一头熊那么沉;那块石头有两个人重……
可是人和人的重量有时差的老远。即使两个看起来差不多的人,我们在他们玩那种古老的游戏——跷跷板时,也能发现他们的区别。
那么,我们怎么才能准确定义一件物品的重量呢?
人类的智慧源自于自然,不同地域的人们有着惊人的雷同。他们会选取某种大小均匀的,易于长期保存的种子作为计量重量的单位。克拉是一种角豆树的种子的称呼,阿拉伯人用它来称量宝石,一直到现在我们还在用克拉作为宝石重量的单位;在中国用的是另一种种子——粟,也就是现在说的小米。
《准南子天文训》中说:“古之度量轻重……十二粟而当一分,十二分当一铢,十二铢当半两……十六两为一斤”。
据《汉书律历志》记载,秦汉时期的衡制(肌重量单位):铢、两、斤、钧、石(dan)。1石=4钧,1钧=30斤,1斤=16两,1两=24铢。千钧一发和半斤八两就源自于此。
这里的一斤和我们现在的一斤是不同的。秦和西汉时期,一斤相当于258.24克,一两等于16.14克。。其实不要说古代,就是现在,大陆和台湾的斤都不同。台湾的1斤是600克,大陆的1斤是500克。咱们去买1斤东西,会觉得台湾人特热情,给这么多。
我国古时候把称重的工具叫做衡器,其原理类似跷跷板。权是标准重量的砝码,用铜或铁制成。所以我们的词汇中有权衡、平衡和权力的说法。到了东汉时,我们现在仍在使用的杆秤逐渐出现了,这时的权就不需要是标准重量了。
由于近代科学技术的飞速发展,人们对重量的本质认识也更加清晰。1665年秋季,英国最伟大的科学家牛顿坐正在自家院中的苹果树下发呆。这时,一只苹果恰巧落在牛顿的脚边。牛顿从苹果落地这一理所当然的现象中找到了苹果下落的原因——引力的作用。这种来自地球的无形的力拉着苹果下落,这个力就是苹果的重量。
现在,对重量的科学论述是: 由于地心吸引力作用,而使物体具有向下的力,叫做重力,也叫重量。
还有一个问题:重力既然是重力,而重力是由于地球吸引产生的,在地球上不同纬度和高度的地方,重力大小也各有不同,物体重量也微有差别,在南北两极比在赤道大,在低处比在高处大。那么,当物体脱离地球的吸引,它还有重量吗?
这时,我们必须引入另一个概念——质量。它是物体本身的一种属性,不随外界条件的改变而改变,和引力无关。当两物体的质量越大,距离越近,它们之间的引力就越大,这就是牛顿的万有引力定律。
质量的单位是千克。千克这个单位最初是由法国人规定的:在4℃时1立方分米纯水的质量为1千克。后来用铂铱合金制成一个高度和直径都是39毫米的圆柱体,在1819年国际计量大会上批准为国际千克原器。它现今保存在巴黎的国际计量局总部。
这种用水作为质量计量标准的想法也与我们“上善若水,厚德载物”的观念暗合。为了和我国长期使用的斤相区别,我们也把千克称为公斤。
其余质量单位还有吨、克、毫克、微克等等,它们和千克的比率关系很容易就能找到,不再说了。