1-31 公制单位 赵氏温度
66读书 www.66dushu.com，最快更新江山纵横!
“标准计量单位？”听到赵维提出的这个概念之后，秦九韶问，“是计量什么的？”
“什么都要有。”赵维回答，“所谓标准单位，就是指不同体系的计量单位相互之间都有着紧密联系，主要是确定一个可以参照的基础单位，其它单位以此为基础来制定，假如说，我们规定一升的清水重量是一斤，那么体积和重量就建立起了联系。”
“哦，我明白了，就是说长度、体积、重量这些生活中方方面面需要用到的计量单位全部都要根据某一个基础单位，和某种常见的方式确定。”
赵维点了点头：“只是这样做的话，现有的计量体系恐怕全都要废除，工作量是相当大的。而且……基础单位选什么好呢？”
“基础单位自然该是最不会改变的，从古至今都没变过的。”秦九韶自言自语地说道。
“时间！”赵维和秦九韶异口同声地说道。
秦九韶说：“对！时间是最标准的，从古至今几千年来，每一天的时间都是一样的，一天十二个时辰，抑或是一百刻，一刻分三炷香，一炷香有五分，每分六弹指，每弹指十刹那。自少昊以来，时间的计量就没变过。”
赵维快速地计算着每个单位与后世时分秒的对应关系，发现，一刻的长度大约是14分钟多，不到15分钟的样子，一炷香大约就是五分钟，一分那大约就是一分钟，而一刹那大约为一秒……这个关系对应得还真吻合。
“但是现行的时间单位有个弊端，那就是一个时辰对应多少刻，算下来不是个整数，这就很麻烦了，所以时间的计量体系也要微调，而且我觉得用不着那么多级的单位，一天12个时辰，不是把一个时辰分为两个小时，这样一天24个小时，小时下面直接就是分，中间的刻和炷就省略吧，一小时就是60分，弹指也省略，一分合60刹那。”
秦九韶想了想说：“这样一来，时间计算体系确实简化了不少，只是新的分和刹那与现在的时间单位有所差别，如果还用‘分’和‘刹那’来计算，恐会引起误差。而且，制定标准的参照时间也是件麻烦事，钦天监才有这个能力。”
赵维也装作思考了一番，说道：“刹那确实不适合了，不如叫做‘秒’，以示新体系的时间与旧体系的区别。至于测定标准时间的方式，我去钦天监协调吧。”
钦天监的工作是观测星象、制订历法，相当于后世的国家天文台，监正叫陈天兴。制订历法需要长期地观测星象，以及精准地测定时间，所以，对时间的把握和测量，钦天监比军器监更“专业”。汴京朝的时候，钦天监制作过一个大型的水力计时盘——水运仪象台，原理是将水蓄积起来，以固定的流量和流速冲击水轮，带动水轮以恒定不变的角速度旋转，再通过机械结构联动，指示不同的时间，这种计时设备，能精准到刹那的级别，也就是秒级。
靖康之难，钦天监在汴京的家当被毁了大半，水运仪象台也同样毁于战火。到了临安朝，安定下来之后，钦天监又重新制作了一个一样的仪象台，有了这种大型的计时装备，赵维重新划分时间刻度的计划就变得容易很多。
陈天兴得知赵维的来意之后，也是很配合的，只是他提出，如果全面变革时间计量体系，恐怕工作量很大，而且需要朝廷各部统一发出公函，还要皇帝发下圣旨才能变动。赵维也想到了这个问题，他解释说，这个新的时间计量体系目前不向民间推广，只是军器监内部使用，具体作用不便相告，陈监正也不多问，既然太子要一套特殊的时间体系，那就给你做出来就行了。
三天之后，钦天监派人来告诉赵维，他要求的计时器搞好了，是一套小型的受水型刻漏，计时总时长分别为新计时体系的1小时和1分钟，计量刻度都平均划分为60格，一格就是1分或者1秒，经过钦天监反复校对过时间，确定计时准确才交付的。
赵维将刻漏拿到军器监，随后开始设计摆钟。这是他这两天才想到的将时间单位和长度单位联系起来的方法——秒摆。秒摆是单摆结构的一种，摆臂长度为1米，来回摆动一次就是2秒钟，摆动时间只和摆臂长度有关系，与摆臂释放的高度无关。
秦九韶对于赵维的这个思路颇为惊奇，他从来没想过单摆的这么个特性，赵维跟他解释道：“不知秦大匠有没有观察过这种摆动结构，有一个非常奇妙的特性，那就是不管你把这摆臂拉多高，只要没过水平，释放之后，它来回摆动的时间总是一致的，只有加长或缩短摆臂，它摆动的周期才会变化。”
秦九韶闻言，自己拿一根麻线拴了几枚铜钱，吊起来对着刻漏试了试，还真如赵维所说，铜钱摆回来的时间只和麻线的长度有关，与释放高度无关！不由得惊叹，太子真是观察入微！
赵维只好笑了笑：“我只是小时候无聊，无意间发现的一个很有趣的现象，不料今日却可以拿来作为时间和长度尺寸的联系。”
军器监制作了一个外形很像哑铃的小型铜制构件，然后用丝线将它吊起来，它内部可以调节丝线的长度。通过不断调节丝线，也就是摆臂的长度，对照钦天监提供的标准刻漏，保证这个单摆的摆动周期是两秒。
最后确认了丝线的拉伸长度，定义为公制长度单位的基准长度，秦九韶量了一下，这个长度刚好是三尺三寸的样子，现在就只剩下一个问题了。
“这个标准的长度单位该怎么命名呢？”秦九韶问赵维。
赵维拿起这根丝线，看着上面标注的两个点，内心相当激动，听到秦九韶的问题，想都没想就脱口而出：“这个长度当然就叫做一米了！”
说完这句话，赵维才突然意识到有些突兀了，米这个单位是英语里面“meter”的音译，在这之前，米这个字只有食物的含义。可是话已经说出来了，他该如何跟军器监的大家伙解释“米”字的含义呢？
“一米？”秦九韶咂摸着，“不知是哪个mi？吃的那个大米吗？”
“不是！是，呃……都一样了。”赵维总算想到了一个算是完美的说辞，“其实我刚才是想说一秒，但是又一想啊，这个时间的基础单位已经占了一个秒字了，基本长度单位还是另外换一个字。嗯……舌头没转过来，把秒说成‘mi’这个音了，不过刚好，就用米吧，这个字用的地方也挺多的，大米是我们每天都要吃的东西，以后米制长度单位也是我们天天都要使用到的，这不是刚刚好吗？”
一番巧舌如簧把军器监的众人说得晕晕乎乎，但是大家都想，管它呢，反正就是一个代号而已嘛，叫做米还是叫做面没什么区别，也就没有多说什么了。
有了米制长度之后，那根用来确定一米长度的丝线就收进了军器监的档案库，并且立刻着手制作了一根长度为1米的黄铜棒作为标准尺寸参照，在铜棒上面用长度不一的横线，将1米的长度均分了10份、一百份和一千份，分别表示分米、厘米和毫米的长度，并且还指定了“千米”的单位，这种千倍的关系就是纯数学的关系了，千就是一千，兆是一百万，吉是十亿，毫是千分之一，微是百万分之一。
长度单位一确定，其它很多计量单位都迎刃而解了，最直接就是面积和体积，就是在长度单位前面加上平方或者立方就行，当然，体积单位还有新定义的升，也就是立方分米，军器监也换算了一下，新的升大约比市面上的一升多四分之一，也就是说，南宋时期的一升容积大概是公制单位的800毫升。
重量单位的基础命名为“吨”，一吨的定义是1立方米的纯水的质量，但是一吨的千分之一却不叫“毫吨”，而是“公斤”，随后，一公斤的千分之一，命名为“克”，本来军器监内有人提议用“刻”字的，但是赵维说，刻这个字原本就已经在时间单位里用过了，再用容易出现混淆，而且“刻”的笔画比较多，不如用同音的“克”来替代，于是千分之一公斤就成了1克，公斤也就另有了一个“千克”的名称。
另外，赵维还制定了温度单位——度，让军器监用水银和琉璃制造了温度计，分别伸进冰水和沸水之中（冰是从皇宫的冰窖里得来的，临安的海拔高度基本接近于海平面，基本可以认为是标准大气压环境），记录下水银柱的高度，将冰水的温度规定为0度，沸水为100度，中间和两头都平均等分，以此作为温度的刻度。
另一边，秦九韶主持修订了角度单位，以一周为360度，之所以为360度，是根据《三统历》中一周天（地球绕太阳一周）365.25度，取了个容易被整除的整数而来的。
可这样一来，温度和角度单位就又出现同样的字了，为了准确区分，赵维制定的温度被称之为“赵氏度”，而秦九韶制定的角度为“秦氏度”。