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中学时，我们应该都听历史老师讲解过秦始皇的功绩。 不过，与「扫灭六国」「开创帝制」这些听起来令人热血澎湃的方面相比，秦始皇的另一项功绩却往往不会被人过多谈论，那就是： 车同轨、行同轮，即统一度量衡。  ◎ 度量衡，原指长度（度）、容积（量）、重量（衡）的计量，后来推广到一切物理量的计量。以厘米为单位的卷尺，以摄氏度为单位的温度计，一个可以测量以伏特为单位的电压、以安培为单位的电流、以欧姆为单位的电阻的万用表，都与度量衡有关。 图片来源：Wikipedia 由于它的实用性，由于它与每个人的生活都息息相关，人们往往会把它当成一件自然而然的事情来看待。 但事实上，统一度量衡的作用，丝毫不弱于国家统一和政治制度创新，甚至犹有过之。美国西北大学教授奥尔德（Ken Alder）曾说： 「度量衡是最平常和普通的事情之一。可实际上，我们认为理所当然的事情才最为有趣。」 正是如此。 秦始皇之后，中国在隋文帝时期和民国时期，还经历过两次度量衡的统一。 其中，民国时期对西方「公制」（Metric System，也被称为「国际单位制」）的引入，为我们今天以「米」来衡量长度，以「克」来衡量质量，奠定了基础。 然而，这却让人不禁想探究： 这些平日里几乎没人会追问，却无时无刻不在影响我们生活的公制度量衡单位，究竟是如何出现，并成为全球多数国家的通用单位？ 而与公制对应的英制单位又是怎么回事？为何所有国家不使用同一种计量单位？  ◎ 英制单位，由1824年英国《度量衡法》定义的单位系统，主要包括英尺（长度主单位），磅（重量主单位），加仑（容积主单位），华氏度（温度单位）等。由于各种历史原因，英制的进制相当繁杂。图为位于伦敦的前英国度量衡办公室。 图片来源：Wikipedia / 01 / 法国大革命带来公制 公制最开始出现于18世纪末的法国大革命时期。 在此之前，全球从未有过统一的度量衡，甚至不仅国家与国家之间的计量单位不同，一些国家内部的计量单位也不同。 根据奥尔德在《万物的尺度》（The Measure of All Things）一书中的估计，仅在大革命之前的法国，就至少有25万个不同类型的度量衡单位被人使用。 我们可以设想一下这个场景，无论是跟其他人讨论物理、化学问题，还是去商场买菜，亦或是去其他国家旅行，都可能要使用不同的计量单位来进行换算。 麻烦显而易见。 在法国，这种麻烦，被法国大革命彻底改变了。 众所周知，在19世纪末的动荡岁月当中，革命者不仅希望从君主和教会手中夺取权力、颠覆政治，还希望经由颠覆旧的传统和习惯，来彻底改变社会。 显然，旧有的度量衡也属于「旧的传统和习惯」，也处于被革命的范畴内。 因此，革命者在先从时间上下手。 为了消除宗教对时间的影响，革命者在1793年推出了「共和历」，全面采用十进制。 共和历规定，一年有12个月，每月30天，每月分为3周，每周10天，并废除星期日，每年最后单独加5天，闰年加6天。  ◎ 1794-1795年的法国日历。 图片来源：Wikipedia 同时，全面废除以前的节日名称，以罗马数字纪年，把1日的时间定为10小时，1小时为100分钟，1分钟为100秒。  ◎ 同时显示十进制时间（圆内）和十二进制时间（外缘）的钟表。 图片来源：Wikipedia 但是，由于共和历过分强调十进制，与基于地球公转和自转形成的时间计算方式差异过大，完全无法满足人们的生活需要，因而实行了一段时间后，便以失败收场。 不过，虽然在时间上的尝试失败了，但在其他计量单位上的改革，如长度和质量上，却成功了。 1790年，在国民公会的要求下，一群参与了启蒙运动的科学和思想家成立了一个委员会，来制定标准的度量衡制度。 委员会并不希望凭空创造出来一个长度单位，而是希望这一单位能基于自然。 于是，经过长期测量与商讨后，他们建议以通过巴黎的子午线为基准，将地球赤道到北极点的距离的1000万分之一（即地球子午线的4000万分之一）作为标准单位，称为「米」，得到了国民公会批准。  ◎ 巴黎子午线示意图。 图片来源：Wikipedia 之后，基于十进制原则，较大和较小的单位，通过将基本单位「米」乘以或除以10及其幂数来创建，厘米、分米、千米等长度单位随之出现。 同时，容量和质量的测量根据长度单位进行推导，如容量单位「升」被定义为一立方分米的体积，质量单位「克」被定义为一立方厘米水的质量。 自此，度量衡系统已基本成型。 「米」基于客观的自然长度而设立。各个单位相互之间得以联系，并为使用者提供了极大的便利，他们不需要再进行除以16（将盎司转换为磅）或除以12（将英寸转换为英尺）这样并不统一的计算。 然而，尽管科学家们精心设计了新的度量衡单位，可在公布之后，却没有人愿意主动使用它。 因为旧的单位虽然复杂而繁琐，但大多与某一地区的宗教、习俗和经济习惯密切相关，很难一下子改换。 如果采用新的单位，意味着一切都得推倒重来，成本太高。 当时的巴黎政府对民众的不配合异常恼怒，专门派遣警察和监督人员到市场上，强制执行新的制度。 可民众对此态度鲜明。他们阳奉阴违，表面上遵循政府要求，私下里依然使用旧有的单位换算。 到了1812年，拿破仑见公制的普及情况不好，宣布放弃公制。 不过，拿破仑的放弃并不意味着公制的瓦解。 实际上，任何制度的改良都会触犯旧有习惯，必须要经历阵痛期，但有价值的制度最终会证明自身的价值，以及改革的必要性。 19世纪，法国的工业革命如火如荼，商品种类越来越多，不同的单位使用起来越来越不便。 而由于军事需要，地图绘制需要更加精确而统一，不能出现换算上的问题。 同时，1855年，法国将举行世界博览会，各国将在博览会上比较工业和技术水平。这意味着，除非有统一的计量标准，否则比较起来非常麻烦。  ◎ 1855年，巴黎世博会开幕式。 图片来源：Wikipedia 因而，19世纪中期，法国重新恢复了公制，并要求学校全面教授公制。 到了19世纪后期，公制终于得到了全面普及，奥尔德写道： 「经过大约100年时间，几乎所有法国人都开始使用它。」 / 02 / 公制的传播 当然，此时公制不只在法国，而且已在全球开枝散叶。 人们都逐渐意识到计量单位统一的好处，普遍认为法国人的这套公制体系很合适。 这很好理解。如果将其想象成一种语言，计量单位统一就意味着大家的语言相同。 如果世界上每个人都说英语或汉语，那么贸易、社交、旅行的难度显然会大大降低，无论国家、公司还是个人，都可以减少交流中的阻碍，降低学习成本。 因此，1875年，一项被称为《米制公约》的国际协议出现了。 协议为长度和质量等单位制定了明确的标准，以公制为基础来衡量其他一切非公制单位，并建立了常设机制来管理和促进公制的进一步完善。  ◎ 位于法国圣克卢的公馆，自1875年以来一直是公制单位管理机构的所在地。 图片来源：Wikipedia 包括美国、法国、德国等17个国家当年就签署了这一协议。 到1900年，以欧洲各国为核心的总计35个国家，都接受了公制体系。 对这些国家中的绝大多数而言，公制此时已成为它们的标准制度，无论是日常交流、商业贸易还是学术研究，都以公制为准。 但是，对很多非西方国家来讲，度量衡制度的改革此时才刚刚开始。 其中，最有代表性的就是中国。 对于中国接受公制的过程，丘光明、方伟学者都有过总结，我们在此进行一个概述。 从道光至光绪的晚清几十年前，中国受西方列强侵略，通商口岸被迫开放，从贸易到制度，一同受到巨大冲击。 英制、公制等度量衡制度也一并输入，令清朝本就混乱的度量衡体系变得更加混乱。 所以，光绪三十四年（1908年），面对国内度量衡的极度混乱，朝廷拟定了《划一度量衡图说总表及推行章程》。 这一章程总共40条，主旨是在沿用清朝旧制（即营造库平制）的基础上，铸造铂铱合金原器和镍钢合金副原器，与公制进行对比，作为衡量长度和重量的标准，确定一营造尺长32厘米，一库平斤重37.305克。 不过，随着清廷几年后退出历史舞台，这一章程最终只存在于书面上，没有真的落实。 民国时期，北洋政府于1915年颁布了《权度法》，规定： （1）权度（即尺度标准）以万国权度公会所制订的铂铱公尺、公斤原器为标准。 （2）权度分为两种： 一是传统的营造库平制。长度以营造尺一尺（32厘米）为单位，重量以库平一两（37.305克）为单位。 二是万国权度通制。长度以一公尺（米）为单位，重量以一公斤（千克）为单位。 依照《权度法》规定，这种两种制度将同时并用。  ◎ 1915年1月7日，《政府公报》上刊登的《权度法》。 图片来源：Wikipedia 并用的原因是，传统的营造、库平和米、千克之间的换算奇零不整。 营造三尺是96厘米，库平三两则是111.915克，和公制无法之间换算，使用起来非常不便。 如果直接用公制，一公尺过长，一公斤过重，民众一时间又难以适应计量标准如此之大的变化。 事实上，《权度法》的并行制也只是一种折中方案，而且由于换算不便，民众不愿接受，这一方案也没有全国实行，最终不了了之。 南京政府当政后，随着社会进一步发展，统一度量衡成了必须。 于是，大量学者商讨后，给出了三种方案： （1）彻底废除营造库平制，完全采用万国公制为度量衡制度。 （2）完全抛开万国公制，结合传统和科学，重新建立一个符合国情的度量衡制度。 （3）以万国公制为标准和最终目标，兼顾民众的使用习惯，在过渡时期设立辅制（即以营造库平制为基础的市用制），简化公制和辅制之间的换算关系。 最终，第三种方案得到了多数认可。 1928年，南京政府据此在公布了《中华民国权度和标准方案》，主要内容有两点： 一是标准制。 确定万国公制为中国度量衡的标准，长度以一公尺为标准尺，容量以一公升为标准升，重量以一公斤为标准斤。 二是市用制。 将之前营造库平制与公制的换算关系简化，长度以标准尺三分之一为市尺（33.33厘米），容量以一标准升为一升，重量以标准斤二分之一为一市斤（500克）。 如此一来，虽然辅制不完全符合营造库平制，但二者换算时相差不大。 一市升等于一公升，一市斤等于二分之一公斤，一市尺等于三分之一公尺，形成了「一二三」的标准，也便于民众记忆。 这一标准也一直流传到今天。 我们今天去市场，跟店家说买一斤苹果，店家直接称500克的规矩，就是这时确定下来的。 自此，中国终于完成了与公制的接轨。 接轨之后五十年，1976年，中国以成员国身份正式加入《米制公约》，则标志着中国正式成为了「全球公制化」的一部分。  ◎ 2022年3月，《米制公约》签署国：成员国（红色）、附属成员（粉色）、前成员国（深绿）、前附属成员（浅绿）。 图片来源：Wikipedia 中国实行公制的过程，基本就是20世纪非西方国家的缩影，各国的过程基本大同小异： 由于社会需要，在政府和学者推动下，综合考虑本国度量衡的传统，进行由上而下的改革。 而到了21世纪，这种改革基本上不会再出现了。因为除了少数几个国家还使用英制外，几乎所有国家都已将公制作为官方的唯一度量衡单位。 但是，这少数几个国家中，却有一个所有人都无法忽视的重要国家： 美国。 / 03 / 美国与公制 那么，为何美国在这个问题上要成为异类？ 上文提及，美国1875年就签署了《米制公约》。 可签署公约后，美国并没有像其他国家那样，全面采用公制标准，反而大量沿用基于英制稍加改良的传统，直到今天仍是如此。  ◎ 全球以公制为主（绿色）和以英制为主（红色）的国家。 图片来源：Wikipedia 英制与公制的矛盾，曾给美国带来巨大损失。 1998年12月，NASA发射了一颗火星气候探测器。可当探测器进入火星大气层时，却突然消失。 NASA紧急调查后，发现问题出在单位上。 承包探测器发动机的洛克希德·马丁公司没有将相关软件中的英制单位转换成公制单位，导致推力计算时，NASA说的是单位是牛顿，洛克希德却以为是磅。 最终，探测器冲进大气层烧毁，超过1亿美元的成本打了水漂。 然而，这样的事故，却并未让美国全面放弃英制单位。 2015年，罗德岛州参议员查菲（Lincoln Chafee）曾宣布要参选总统，并在演讲时呼吁： 「让我们加入世界其他国家的行列，走公制的道路。」 查菲的话并没有得到普遍赞同。 《国家评论》的评论员杰拉格蒂（Jim Geraghty）甚至开玩笑地说，这是其竞选中「最糟糕的想法」。 那么，为什么美国还坚持要使用英制单位？ 作为《米制公约》最初的17个成员国之一，美国为何没有成为完全的公制计量国家呢？ 这主要与三方面因素有关。 第一，是美国的工业传统。 美国工业革命时，英制是主要的计量单位。所有工厂使用的机器都以英制为基础设计，所有工人在培训时都接触英制，各种各样的工业产品都参照英制。 所以，19世纪70年代，欧洲各国（不包含英国）纷纷开始使用公制时，美国的工业制造商和工程师们率先提出抗议。 制造商生产车床的设备中，无论是螺丝还是钢材，全都基于英制尺寸设计而成，工程师的设置图纸也全部使用英制。 他们认为，重新装配和培训的成本太高，难以承担。 同时，很多工程师更喜欢英制的原因是，它围绕着「2」而非「10」建立。 这意味着，每英寸可以二分之一之后再一个二分之一，这样循环下去。 这会让各种尺寸的螺丝与其他各种机械零件产生逻辑上的对应关系。 美国工业界普遍认为，这种对应已经很成熟，不需要做出改变。 故而，从19世纪末一直到20世纪，每当国会讨论是否要全面改用公制时，与工业有关的企业和个人都会站出来进行阻挠。他们不想为此大动干戈。  ◎ 美国宾夕法尼亚州的伯利恒钢铁公司，曾是20世纪全球最大的钢铁制造商之一。但在1982年，它停止了大部分业务，并于2001年宣布破产。 图片来源：Wikipedia 第二，与美国对独立性的重视有关。 对此，乔治亚大学历史学者米姆（Stephen Mihm）曾谈到，美国不放弃英制，是因为「这关系到国家尊严」。 许多美国人都认为，美国应该保持某些特定传统，来区分自身与其他国家，象征自身领导者而非追随者的地位。 英制就是其中之一。 如果放弃英制，采取公制，特别是以「其他国家都这样」为理由，很多美国人会认为这是一种示弱，亦或是一种强迫，乃至是对国家主权的侵犯。 第三，与美国人的习惯有关。 众所周知，习惯的力量非常大。就像米姆所言： 「当涉及到度量衡问题时，政府的命令很难起作用。历史和习俗的影响太强大了。」 法国最初推行公制单位，习惯也是重要的阻碍力量。 哪怕是已经将公制作为官方计量单位的英国，人们在实际生活中也常常使用英制。 对于美国人来讲，亦是如此。 自美国确定英制以来，早已过了上百年，一代代美国人在英制的环境中长大，如果没有极强的推力，很难有主动改变的意愿。 因此，美国沿用英制至今，也就不难理解。 不过，美国坚持英制，不代表美国人不使用公制。 实际上，美国在度量衡问题上，更多采用的是双轨制，即使用一个联合系统。 在学校当中，老师既教孩子学习英制，也教大多数国家使用的公制。 所以，美国的尺子基本两侧都有数字，一侧是英寸，另一侧是厘米。 而且，从趋势上看，虽然阻碍公制改革的力量很大，但美国仍旧在一点点地移动到公制一侧。 ◎ 1960年，由《米制公约》签署国组成的外交组织—度量衡大会通过了对该体系的广泛修订和简化。将七个单位：米（表示长度）、千克（表示质量）、秒（表示时间）、安培（表示电流）、开尔文（表示热力学温度）、摩尔（表示物质的数量）、以及坎德拉（表示发光强度），确立为公制系统的基本单位。图为1889至1960年的国际米原器棒。 图片来源：Wikipedia 1971年，美国商务部长斯坦斯（Maurice Stans）在向国会递交1968年《公制研究法》的研究结果时，就建议通过一个国家计划，用十年的时间将英制变为公制。 这一建议当时并未得到通过。 但后来在1988年的《公制研究法》修正案中，公制还是被列为美国贸易中的首选度量衡系统，并要求所有联邦机构在1992财年结束前，在各项业务和活动中，都使用公制计量系统。 并且，由于公制是绝大多数国家的唯一计量方式，因而这些国家客户都会要求美国企业以公制单位进行生产和交付，这让美国越来越多行业或主动，或被动地改用公制。 因此，即便在美国，公制也可能以非政府命令，而是逐渐蚕食的方式，逐渐取代英制。 若干年后，美国很可能成为一个公制国家。 从「米」开始的公制度量衡体系，它影响了人类的历史，连接了人们的往来，见证了全球化与贸易的繁荣，促进了科学技术的发展。 而某种意义上，在未来，它或许将真正地统一世界。 参考资料 Origin of the Metric System. USMA, 2019-10-22. Madhvi Ramani. How France created the metric system. BBC, 2018-09-25. Yoni Appelbaum. Who's Afraid of the Metric System?. The Atlantic, 2015-06-06. 方伟. 民国度量衡制度改革研究. 安徽大学, 2017. 丘光明. 中国度量衡史上的三次大统一. 广西民族大学学报(自然科学版). 2016,22(03). |
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