每日一个为什么

为什么一斤刚好 500 克,半斤却不再是八两?

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老式木杆秤

同样喊一声"来两斤",昆明人称给你一千克,太原人称给你五百克。两个摊主都没骗人。他们说的"斤",本来就不是同一个东西。而在这口秤的另一头,巴黎西郊一间地下室里锁着一块高尔夫球大小的铂铱合金疙瘩,全世界的每一个"克",都曾经要听它的。

古代的度量衡器 铜权

第 2 节一斤,为什么刚好 500 克

市斤等于五百克,这条写进法律是 1929 年的事。到今天,九十七年。

在此之前,一斤有多重,得看你在哪个朝代、哪条街。秦统一时一斤合今二百五十克上下,隋唐年间涨到六百克左右;清代官定的库平斤是 596.816 克,北洋政府 1915 年照旧沿用。同一句"打半斤酒",汉朝人拎回家的是只小瓶,清朝人拎的够今天一斤二两。

换算的麻烦全在账上。秤上随口一句"三斤七两",落到账本就得先乘再加。

1928 年,国民政府要推国际米制,又不敢把民间的斤两一脚踢开。全国度量衡局局长吴承洛和徐善祥拿出一套折中办法,后来被叫"一二三制":长度取公尺的三分之一做市尺,重量取公斤的二分之一做市斤,容量直接沿用公升。

当年 7 月 18 日,《权度标准方案》公布。第二年 2 月 16 日,《度量衡法》公布,定在 1930 年元旦施行。

"重量以公斤二分之一为市斤(简作斤),一斤分为十六两,一千五百尺定为一里,六千平方尺定为一亩,其余均以十进。"《度量衡法》第五条把话说死了。

五百克就是这么来的。

这条法令在民国基本没落地。山西、陕西这些省份本就被排在三期推行的末位,加上战事连绵,划一的事一拖二十年。镇江的档案里,1946 年当地还在"推行市用 16 两"。

第 3 节十六颗星的传说

老秤的十六两刻在秤杆上,一颗星一两,一共十六颗。做法是在秤杆上隔一段钻一个小孔,孔里嵌进一段铜丝,磨平,就是一颗星。

为什么偏分成十六份?流传最广的说法跟天上的星星有关:北斗七星、南斗六星,再加福、禄、寿三星,凑成十六,说是缺一两少福、缺二两少禄、缺三两折寿。

另一个版本更直白。李斯请示衡制,秦始皇提笔写了"天下公平"四字,李斯一数笔画,十六画,就这么定了。

这个传说的破绽在时间上。秦已经用十六两制,而带提纽的杆秤要到三国前后才出现。皇帝写字的时候,那杆秤还没被做出来。

史料给的说法是另一个路数。东汉班固等人编的《汉书·律历志》写得郑重:"十六两成斤者,四时乘四方之象也。"《淮南子》里也有一句同义的话:"天有四时,以成一岁,因而四之,四四十六,故十六两而为一斤。"四时乘四方,正好十六。

南京中医药大学

第 4 节一路对半分下去

对半分是旧时交易里最常见的动作,十六两刚好配合它。

《汉书·律历志》在"四时乘四方"后面紧跟着整套五衡的换算:二十四铢为两,十六两为斤,再往上还有钧和石。这一串里,"十六"特别的地方不在大小,在它能被一遍遍切开。

《淮南子·天文训》留着半句线索:"十二铢而当半两,衡有左右,因倍之,故二十四铢为一两。"称量的动作本身就是一分为二;《说文》释"附"字,也说"附,平分也"。

十六两制里,一分为二能连着做四次,每次还都是整数,最后落到一两。十两制呢,第一次对半出五两,第二次就切出了二两半。

旧时的粮、盐、药,分一半是每天都要做的事。一根秤杆配一套砝码,按一两、二两、四两、八两这样配四块,就能拼出从一两到十五两的任何一个整数;"来半斤"这句话,一块多余的砝码都不用添。最沉的那块砝码叫铜权,实心的铜疙瘩,同样大小,握在手里比石头压手。

北宋有人试过改。李照造过一台"水秤",拿水的重量当基准,《宋会要》记下它的分法:"以一合之水重一两,升之水重一升(斤),一斗之水重一秤(十斤)。"十两一斤,比十六两好算得多。这台秤没推开。

"半斤八两"最早的书面痕迹,出现在宋代释惟白编的《建中靖国续灯录》里,一句禅语:"踏着秤锤硬似铁,八两元来是半斤。"写这句话的年月,半斤和八两是精确的等式。

国际千克原器 铂铱圆柱

第 5 节十两一斤,一声令下

1959 年 6 月 25 日,国务院发布《关于统一我国计量制度的命令》,改动直接写在一段里:

"市制原定十六两为一斤,因为折算麻烦,应当一律改为十两为一斤;这一改革的时间和步骤,由各省、自治区、直辖市人民委员会自行决定。中医处方用药,为了防止计算差错,可以继续使用原有的计量单位,不予改革。"

"折算麻烦"四个字,就是这条用了上千年的规矩被推翻的全部理由。换成十两之后,一两等于五十克,价钱和分量之间是十进的关系,柜台上少出错。执行的动静不小:镇江一地,1959 年当年就改制木杆秤八千多支、台秤一千六百多台。

十六两制没有立刻死掉。中医处方被单独留下,药戥子照旧按两、钱、分抓药,戥子小得能搁在掌心,铜杆上一星一星刻着分厘。

这套旧制一直用到 1977 年国务院批转改革中医处方计量单位的报告,定在 1979 年元旦改用克。1984 年国务院再下命令,允许市制延续到 1990 年底。

此后大陆的市制正式退场,只剩土地丈量还留着"亩"。"半斤八两"成了一块化石,它出生在十六两制里,那个制度已经不在了。今天一斤五百克、一两五十克,半斤是二百五十克,八两是四百克。

海峡两边和港澳,改法各不相同。香港一斤合 0.60478982 公斤,仍是十六两;台湾一台斤六百克,一两 37.5 克;金门、马祖至今照 1929 年那部法,一斤五百克、一两 31.25 克。

第 6 节塞夫勒地下室里的那块金属

五百克的另一半是个"克"字,那个"克"也有一份自己的档案。

档案的主体是一块铂铱合金圆柱,九成铂、一成铱,直径和高都约 39 毫米,跟一颗高尔夫球差不多大。1889 年,第一届国际计量大会批准它做国际千克原器,锁在巴黎西郊塞夫勒(Sèvres)国际计量局(BIPM)所在地布莱特伊阁的地下室里,外面罩三层玻璃钟罩,罩内抽到近真空。

同批浇铸的四十份官方副本装进木箱,寄给各签约国。分发那批副本的人,大概以为重量这件事从此一劳永逸。

九十年后麻烦来了。原器自 1889 年起就没洗过,到第三次各国原器定期比对(1988 至 1992 年)才清洗一次:用浸过乙醚和乙醇的麂皮擦,再拿水蒸气冲。洗完一称,它比一批官方副本轻了约 50 微克。

50 微克大约是一枚指纹上那点油脂的分量。按剂量算,够一个新生儿一天的维生素 D。日本保存的那份原器,1991 年测下来比它重 176 微克。

难处在归因。副本变重了,还是原器变轻了?没有外部参照可用,全球质量的标准就是它本身。

别的单位早就脱身了。米在 1960 年改用氪-86 某条谱线的波长定义,1983 年干脆锁死在光速上;秒在 1967 年锁死在铯-133 的跃迁频率上。只剩千克还挂在一块金属上。

质量难办,在于你称任何东西,称到的都是它与地球之间的引力,引力没法像光速那样被读出来。想用自然常数定义质量,得先把普朗克常数 h(量子力学里那个把能量和频率连起来的数)测准;而要测准 h,手里又得先有一块准的千克。圈套就结在这里。

破解靠两条互不相干的路,看它们能不能在同一个数上碰头。一条是英国国家物理实验室的布莱恩·基布尔在 1975 年提出的功率天平:让线圈在磁场里受的力与电流电压挂上关系,机械功率和电功率划等号,质量就系到了 h 上,这台仪器后来改叫基布尔天平。

另一条是德国联邦物理技术研究院牵头的阿伏伽德罗计划:把一颗高纯度硅-28 球磨成近乎完美的圆球,数清里面有多少个原子。2017 年,两条路报出的 h 在不确定度 1×10⁻⁸ 一带对上了。

2018 年 11 月 16 日,第 26 届国际计量大会在凡尔赛投票,六十个国家的代表一致同意,把普朗克常数固定为 6.62607015×10⁻³⁴ 焦耳·秒。

2019 年 5 月 20 日,世界计量日,新定义生效。那块铂铱疙瘩留在原地,变成一件展品。它第一次有了被观测的资格,看它究竟有没有变轻。

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第 7 节还有多少算不清的账

那 50 微克该算谁的,至今没有定论。新定义生效之后,计量界才有了独立追踪原器的办法,几十年的漂移数据要慢慢往回补。

复现"千克"这件事,全世界能做的实验室不多。2017 年各国报出的不确定度:加拿大国家研究理事会 9.1×10⁻⁹,美国国家标准与技术研究院 1.3×10⁻⁸,德国主导的硅球方案 1.2×10⁻⁸。

中国计量科学研究院走的是"能量天平"路线,原理跟基布尔天平同源,装置是另一套。数据好看,装置稀少,这是眼下的实情。

更要紧的脱节在别处:法定单位是法定的,生意是生意的。1981 年镇江的检查组查了二十一个单位、一百六十六份包装商品,计量准确的只有二十八份,其余每斤短少五到二十五克。市里随后在主要菜场和肉店挂起"公平秤",在商店立起"公平尺"。

今天超市的价签上写的是"500 克",不再写"一斤"。你再看一眼那台电子秤,它后面排着一条很长的队:菜市场的秤,检定所的标准砝码,国家的千克基准,塞夫勒地下室里慢慢变重的那块金属,以及 2019 年之后接替它的那个数。

6.62607015×10⁻³⁴。

出处

  • 《汉书·律历志》《淮南子·天文训》《说文解字》;《宋会要》所记李照水秤;宋·释惟白《建中靖国续灯录》。
  • 民国《权度标准方案》(1928 年 7 月 18 日公布)、《度量衡法》(1929 年 2 月 16 日公布,1930 年 1 月 1 日施行)第五条、第六条。
  • 中华人民共和国国务院《关于统一我国计量制度的命令》(1959 年 6 月 25 日);《国务院批转国家标准计量局等单位关于改革中医处方用药计量单位的请示报告》(国发〔1977〕37 号);《国务院关于在我国统一实行法定计量单位的命令》(1984 年 2 月 27 日)。
  • 国际计量局关于各国千克原器第三次定期比对(1988 至 1992 年)的说明;第 26 届国际计量大会关于修订国际单位制的决议(2018 年 11 月 16 日,凡尔赛);中国计量科学研究院《关于千克的故事》。
  • 地方志:《镇江市志·标准计量管理》《兴安县志·计量》。

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  3. 十六颗星的传说
  4. 一路对半分下去
  5. 十两一斤,一声令下
  6. 塞夫勒地下室里的那块金属
  7. 还有多少算不清的账