华夏自古便是天下最早统一度量衡的邦国,可细究起来,朝朝代代,标准却从没真正“统”过。
就说“斤”:秦与西汉时一斤约当今日二百五十六克;到北宋,一斤涨到四百六十克;往后又变,再往后又挪……同一朝里,官库用的官秤、市集使的私秤、药铺抓的小戥子,斤两也不尽相同。
民间讲“半斤八两”,因旧秤一斤十六两。为何是十六?因老式杆秤上星点共十六颗……天六星、地七星、人三星,合为“福禄寿”。刻度取十六,是因古人折木为尺最便:对折再对折,三下便得十六等分;若硬要刻十等分,凭目力手劲,难保齐整。
再看“尺”:最初就是张开拇指与食指,指尖间距谓之一拃……方言叫“一铡”,约合今十六厘米。可人手有大小,谁的手掌作准?
答案从来只有一个:皇帝的手。
圣天子垂裳而治,万民仰其仪范……他的拃,就是天下之尺;他的步幅,便是千里之基。
外邦亦如是。英人所谓“foot”(英尺),本义即“脚”,初时真就拿活人的脚长作准;后来嫌乱,干脆挑礼拜日头十六个出教堂的男子,挨个量脚,取其均值定为一尺。
至于“盎司”,原是酒杯满盛一盅麦酒的分量,后才挪作重量单位……杯口大小、酒液浓淡,皆无定规,全凭约定俗成。
说到底,人们要的并非“天然合理”,而是“彼此一致”。
你哪怕捡块山石,刻上“一斤”二字,只要朝廷颁行、匠人信服、商旅沿用,它就是一斤。
若单为市井交易,这倒无妨。大家认准一个数,银钱进出不吵嘴,便算成了。
可造火铳要膛线密疏如一,铸钟表须游丝轻重毫厘不差,炼精钢得控炉温分秒不移……这些事,容不得“差不多”。
如今尚不显,一年之内必见窘迫,三年之后,旧法恐将寸步难行。
尤以长度、重量二项为急。
而重量之准,必先赖长度之准……没有稳当的尺,何来牢靠的秤?
大明眼下最该定下的,正是这两样。
定下一米之后,再定一千克就容易多了……一立方米纯水的重量,正好是一吨。
说到底,这不过是个约定俗成的标准,精度只要大致靠谱就行。
朱雄英既没设备,也没条件,更没工夫去较真分毫。
那现代的秒、米、千克,究竟是怎么来的?
一秒,是铯-133原子基态两个超精细能级跃迁所对应辐射的**个周期时长;
有了秒,米也就跟着落定:光在真空中行进**分之一秒的距离,就是一米;
至于千克?外行人光看定义,怕是连字都认不全。
为啥非得这么绕、这么细?
因为只有这些基准,才真正“不动”。
光速恒定,原子跃迁的频率也恒定……拿它们当尺子,全世界量出来,才真的一模一样。
可在这之前,上一版“米”又是怎么定的?
十八世纪末,法国一批科学家凑在一起,拍板把地球子午线全长的四千万分之一,定为一米。
子午线,就是连通南北极、垂直于赤道的那条经线。
可问题来了:地球上有无数条经线,长短并不完全一致。凭什么选这条,不选那条?
这就不是纯技术问题了……背后拼的是理论功底,更是国力底气。
听上去挺科学,实则也有软肋:它会随地壳变动、地球形变而悄悄漂移。
几年、十几年看不出差别,放到百年、千年尺度上,就不那么牢靠了。
眼下没别的路,朱雄英琢磨着,先用这个法子定长度。
当年法国人为了算准子午线长度,前后忙活七年,测、算、校、验,一步不敢马虎。
朱雄英却用不着这么折腾。
七百年前,大唐早就有人干过这事。
僧一行。
测日影,向来是天文官的本分。
太阳管着寒暑,牵着昼夜,掌着农时,谁敢怠慢?
周朝起,人们就在测景台立竿观影。
那时用的是八尺竿。
春分夏至、秋分冬至,影子长短来回变,节气也就跟着定了下来。
影子最长那天,叫冬至……太阳照北半球最斜,离得最远,白昼最短,黑夜最长。
虽说地球自转速率本身也在微调,冬至时刻每年都有毫厘之差,但传统农历硬是把“冬至”这一天,年年稳稳落在该落的地方,误差小得几乎可以忽略。
老祖宗的本事,就在这儿。
西汉时,天文官才头一回总结出“日影一寸,地差千里”的说法:
两地同高立竿,影长差一寸,两地相距就近乎一千里。
这话传了几百年,直到南北朝,才被何承天质疑……他试了又试,改口说:一寸影差,实际只差六百里。
后来陆续有人接着测,但范围都窄,三五个点,几十里地,没掀起什么浪。
真正铺开大测,得等到唐玄宗那会儿。
国势正盛,钱粮人力都宽裕,才有余力干这种“眼前不见利”的事。
换个时候……比如明末乱世,朱雄英怕是连想都不会想。
测什么影?保命要紧。
话归正题。
公元721年,僧一行奉旨修新历。
历法离不了天象,天象绕不开日影。
这事儿在古代,从来不是小事。
于是测点铺开:南到交州,北抵铁勒,东起登州,西至敦煌,十二处观测站一字排开,横跨东西,纵贯南北。
点密、域广、数据实,结果自然更经得起推敲。
朱雄英起身,出了门,直奔钦天监。
那是大明专司观星授时的衙门,管历法,也断吉凶。
他想去看看,眼下这些人,手上到底攒了多少实打实的数。
依据这些详实的观测记录,他们最终推算出极地度值。
“大率五百二十六里二百七十步而北极差一度半,三百五十一里八十步而差一度。”
意思是:向北行五百二十六里又二百七十步,北极星高度变化一度半;再走三百五十一里又八十步,恰好差满一度。