想想你遇到的最挑剔的科学老师。就是那种如果你的答案小数点后第六位取舍不当就要扣分的那种。现在，想象一下，即使是那样的老师也会讨厌的工作，因为它太“吹毛求疵”了。这就是定义米、秒和其他国际标准计量单位所付出的努力。
以下是对一些极其精确的标准以及元素在各个时代中定义、重新定义和再重新定义它们所起的作用的探讨。
国际公制系统有七个基本单位，在过去一个世纪里，计量学家（那些认为测量不仅仅是科学的起点，而是科学本身的人）在定义这七个量时变得越来越挑剔。事实证明，元素是计量学家拥有的最好的测量工具之一。与顶级的测量仪器不同，元素在任何地方都是完全相同的，可以获得完全可重复的结果。而元素周期表本身的多样性确保了，无论你有什么样的奇特任务，很可能都有对应的元素。
米
1790年代，米的第一个定义并不算差：介于赤道和北极之间距离的精确的千万分之一，通过巴黎测量。不幸的是，科学家们弄错了测量结果，后来发现通用的米长比理论定义短了0.2毫米，这是一个无法容忍的误差。
因此，在1889年，科学家们用一根由铂和铱元素制成的长杆取代了子午线定义。有人在杆的一端附近划了一个标记，然后在另一端划了一个标记，从那时起，这两个标记之间的距离就变成了1.000000…米，精确到任意小数位数。
但是，通过这种方式定义米只会引发更多问题。比如，我们指的是什么温度？毕竟，物体受热会膨胀。这里的几何形状是什么？如果支撑不当，一根长度的杆子会下垂，并且根据支撑点的不同，下垂的程度也会不同。为了避免任何歧义，科学家们决定，这根杆子必须在0°C和标准大气压下进行测量，并由两个直径为一厘米的圆柱体支撑，这两个圆柱体位于同一水平面，相距571毫米。
当然，这个定义也不好。首先，用厘米和毫米来定义米是有争议的。其次，在微观尺度上，刻痕本身就有宽度——测量从哪里开始？更糟的是，计量学家讨厌这个定义依赖于人造物品，因为这应该是一个普适单位，而不是一个国家的财产。（事实上，其他国家的科学家有时不得不跋涉到巴黎，将物体冷却到0°C，在同样的杆子上刻下自己的标记带回家，这阻碍了标准的推广。）
计量学家渴望的是一个“操作性”的定义——他们想发现一个物理过程，每次都能产生精确为一米的量。更通俗地说，虽然有点不合时宜，但科学家们正在寻找一个“可邮件发送”的定义——一套纯粹基于语言的说明，可以发送到世界各地，让任何地方的科学家都可以进行实验并重现同一个米。
科学家们最终在1960年代实现了这个目标，使用了惰性气体氪。所有惰性气体（想想“霓虹”灯）在被激发时都会发出强烈的彩色光，而氪恰好发出的光非常美丽，是一种容易测量的锐利的橙色光芒。因此，一米就等于氪-86原子发出的这种橙色光的1,650,763.73个波长。这是一个可以“邮件发送”的定义，因为所有氪原子都是相同的，如果科学家需要，他可以随便拿起一个氪放电管。科学家们终于将铂铱合金杆放进了博物馆的丝绒棺材里。
然而，永不满足的计量学家在1983年再次重新定义了米，甚至摒弃了氪原子。现在，一米是光在真空中传播1/299,792,458秒的距离。
当然，这个定义的前提是你得知道一秒到底有多长……
明天请继续收看我们探索科学计时标准的下一篇。本系列由 Sam Kean 撰写，他是《The Disappearing Spoon》的作者——这是一本关于元素周期表中隐藏的有趣而奇特的故事集。
