第四章 关于“米”

    可以肯定，一种全球通用，永恒不变，其本质就能提供严密计量的度量单位一直存在于人类的头脑中。因此，无论地球上发生了什么样的突变，都应当准确地发现这一度量单位。相信前人也是这样认为的，然而他们缺乏以足够的近似法进行这种实验的方法和仪器。


    得到一个永恒度量单位的最好方法，就是把它转移到地球扁球体上，因为地球的圆周可以被看作是永恒不变的，由此就能精确地测量出这个圆周的全长或一部分。


    古人们曾试图确定这个度量单位。据与亚里士多德同时代的一些科学家所说，他曾把斯塔德①或者塞索斯特立时代②的埃及古泰看作从地球极点到赤道之间长度的十分之一。生活在古希腊普托雷梅③时代（公元前一世纪）的埃拉托斯特纳④曾用较近似的方式沿尼罗河测量出塞耶纳和亚历山大之间的经线长度。波西多尼厄斯⑤和普多雷梅也同样没能给予他们所进行的大地测量实验以充分的准确度。之后的一些科学家均未能有所突破。


    ①古希腊长度单位，约合180米。


    ②即古埃及国王塞索斯特立一世二世、三世在位时的公元前二十至公元前十九世纪。


    ③古希腊君主名。


    ④古希腊数学家、天文学家和哲学家。


    ⑤古希腊哲学家。


    是皮卡尔首次在法国开始调整测量1纬度经线长度的方法。1669年，他确定了巴黎和亚眠之间的距离，认为每一度经线的长度是57060图瓦兹①。


    ①法国旧长度单位，1图瓦兹＝1.949米。


    皮卡尔的测量在1683年和1718年分别被多米尼克、卡西尼和拉伊尔继续延伸到敦刻尔克和高利乌尔。1739年，弗朗索瓦-卡西尼和拉卡伊又在敦刻尔克和佩皮尼扬之间测量了一次。最后，这条经线的测量被梅尚一直延伸到了西班牙的巴塞罗那。然而梅尚死了，死于这样一个如此令人疲惫不堪的科学躁作。直到1807年才由阿拉果和比奥在法国恢复了这一测量。两位科学家将之延续到了巴利阿里群岛（西班牙），这条经线弧于是从敦刻尔克伸展到了福尔门特岛，中间被北纬45°线切断，恰处于极点和赤道之间，在这种情况下计算经线的1／4长度，就不必考虑地球的扁率了。这次测量在法国得出每一度经线弧的平均长度是57025图瓦兹。


    可以看出，直到那时还 专门是一些法国科学家从事这一棘手的测定。同样地，在1790年，制宪会议在塔列朗的建议下，决定由科学院负责为所有的长度和重量设想出永恒的度量衡制度。当时，署有博尔达、拉格朗热、拉普拉斯、蒙热、孔多塞这些名人名字的报告建议：将1／4经线长度的十万分之一作为通用长度单位，将蒸馏水的重量作为衡量一切物体重量的标准，采用十进制作为度量衡的进位制度。


    后来，地球上的不同地方都进行了测定平均每度经线弧长度的实验，因为地球不是扁球体，而是椭球体，众多的实验都应该给出相对于极点的扁率。


    1736年，莫波尔蒂、克来劳、加谬和勒莫尼埃及瑞典人塞勒赛斯在北极圈附近的拉普兰地区测得一度经线弧的长度是57419图瓦兹。


    1745年，拉孔达明、布戈尔和戈丹在西班牙人胡 安与安东尼奥-弗罗阿的帮助下，在秘鲁测定的数值是56737图瓦兹。


    1752年，拉卡伊在好望角测定的数值是57037图瓦兹。


    1754年，麦尔神甫们和勃斯科韦测出罗马和里米尼之间的经线弧长度是56973图瓦兹。


    1762年和1763年，波卡利亚在意大利皮埃蒙特地区测定的数值是57468图瓦兹。


    1768年，天文学家梅森和迪克逊在北美马里兰州与宾西法尼亚州边缘地区测定每一度经线弧长度是56888图瓦兹。


    之后，在19世纪，众多条经线都得到了测量：在孟加拉湾、东印度群岛、皮埃蒙特、芬兰、库尔朗德（拉脱维亚境内）、汉诺威、东普鲁士、丹麦等其他地区。然而英国人和俄国人没有像其他民族那样积极进行这一棘手的测定实验，他们所从事的最重要的一次是1784年由总参谋长罗伊进行的，目的是要把法国人的测量与英国人的测量联结起来。


    从以上关于众多测定的叙述可以得出，平均每一度经线弧的长度大约在57100图瓦兹上下，相当于法国的25古里①，将这一数值乘以360可以得到地球圆围的周长是9000古里。


    ①1古里≈4公里。


    但是，从上面得出的各种数字，即地球上不同地区得出的测定，并不绝对吻合，然而，从平均值57000可以演绎出“米”的数值，即1／4经线长度的十万分之一，即0.513074，亦即3法尺11又千分之296法分。


    事实上，这一数字有点太不据说服力了。新近的演算，以1／299.15地球扁率代替了人们以往接受的1／344，得到的1／4经线长度不再是一千万米，而是1856米。856米的误差对于如此长的长度是微不足道的。然而，精确地说，“米”就像它被接受的那样，并不能确切地反映1／4经线长度的十万分之一，还 存在一个大约为1／50法分的误差。


    但是，就这样被确定的“米”却不能为所有文明国家所接受。比利时、西班牙、皮埃蒙特、希腊、荷兰、赤道共和国、新格拉纳达共和国、哥斯达黎加等西班牙前殖民地几乎是马上接受了。虽然米制与其他“制”相比具有明显的优势，但是英国一直不肯接受它。


    也许，假若没有发生标志着18世纪结束的那些政治纠纷的话，这一体制早已被联合王国的人民所接受了。当1790年5月8日制宪会议发布政令时，英国皇家协会的科学家被邀请加入到法国科学家的行列。为了“米”的测定。还 要决定是否应当建立在有规律走动的简单的钟摆的长度之上，还 是把地球上某个大圆周的一部分作为长度单位。那些事件阻碍了设想的团 结。


    直到1854年，英国政府早已感到米制的优越性，而且看到一些科学家和商人成立团 体宣传这一改革，这才决定接受它。


    但是，英国政府打算直到其亲自进行的大地测量实验为每一度经线弧确定了一个更为精确的长度时，才将这一秘密决定公之于众。当时，在这一问题上，英国政府认为能够与也正倾向于接受米制的俄国政府团 结合作。


    于是，一个由三位英国科学家和三位俄国科学家组成的科学委员会在两国科协最杰出的成员中组建起来了。我们已经看到，英国的三位是埃弗雷特上校、约翰-马瑞阁下和威廉-艾默里，俄国的则是马提厄-斯特吕克斯、尼古拉-巴朗德尔和米歇尔-佐恩三位先生。


    科学委员会在轮敦集合，决定首先在南半球进行测量实验，然后马上在北半球重新测定一次，再将两次实验综合起来，希望能推演出一个满足计划中全部条件的精确数值。


    他们有待于在英国位于南半球的各领地：开普敦殖民地、澳大利亚和新西兰中选择一个实验地点。新西兰和澳大利亚位于欧洲的对等点上，科学委员会必须经过一段漫长的行程才能到达。而且那里的毛利人和澳大利亚人长期与他们的入侵者处于战争状态，将可能使实验的进行变得十分困难。相反，开普敦殖民地具有真正的优越条件：1．它与俄国欧洲部分的某些地区处在相同的经度，在南半球测定了子午线的某段长度之后，可以返回沙俄境内秘密地测量同一子午线的另一段长度。2．到达英国南半球领地的旅程相对较短。3．最后，这些英、俄科学家们认为这是一个检验法国天文学家拉卡伊的成果的绝好机会。他们可以在与之相同的地方进行实验，以便核对一下他在好望角测定的57037图瓦兹是否准确。


    于是，选在开普敦进行这项大地测量实验就这样决定了。两国政府赞同英俄委员会的这一决定，并拨给大笔经费。全部三角测量仪器都是双份制作的。天文学家威廉-艾默里被邀请负责探险前的准备工作。皇家海军的奥古斯塔号战舰接到命令负责把委员会的成员及随从人员送到奥兰治河口。


    在科学问题方面，还 应当加上激励这些科学家为共同使命团 结合作的民族自尊心问题。事实上，问题就是要在数字测算方面越过法国，在一个几乎不为人知的未开化地区，准确地推翻更为闻名的法国科学家们业已取得的成果。因此，为了得到一个有利于科学进步，同时也使祖国荣耀的结果，英俄委员会的成员们已准备为此牺牲一切，甚至牺牲生命。


    这就是1854年1月底，天文学家威廉-艾默里出现在摩尔各答瀑布下、奥兰治河边的原因。