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[工程技术]英制单位曾经在世界上造成怎样的混乱？ |
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我在淘宝上截的图，在机械行业，汽车修理，各类交通工具维修人员应该对这种120件套的套筒工具箱不陌生，为什么我修汽车在8-24mm套筒里找不到合适套筒拆… |
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买蛋糕就是…6寸，8寸，10寸都多大啊 后来看军事杂志，猛然醒悟：这TM不就是舰炮口径么！6英寸寸炮152mm，8英寸炮203mm，10英寸炮254mm 这费劲的！ 补充：今天发现一个图，感觉尺寸是英制舰炮，规格是德制舰炮… |
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英制单位的所有问题归根结底源自同一点：它本就是一项被强行扶正的农业度量衡，它不具备任何的现代属性，硬要在现代社会中使用不是不可以，但这就肯定跟在现代城市的道路上骑马一样笨拙和荒诞。而如果要强行维系英制单位，这更是如同不但要骑马还要一并修马槽和马厩来支撑其运转。 我们首先要知道，旧式度量衡和公制之后的现代度量衡的本质区别究竟为何？你可能会说——十进制，的确，英制单位系统中莫名其妙的单位换算早已被不知多少人吐槽过。不过，中国的传统度量衡从上古以来就有了明确的十进制观念，所以十进制并不是本质的差别。 那么真正的差别是什么？我可以问这样一个问题：1加仑等于多少立方英尺？ 你也许会在网上查到一个奇怪的数字，更进一步还会发现美国和英国的加仑是不一样的，但这些都不是重点。重点是，在古人眼里，“加仑”和“英尺”（同理包括中国古代的“升”和“尺”）并不需要有什么联系。古人只知道，“加仑”就是一种装液体的容器的名称，1加仑等于那种容器的容量，这就完了。至于“立方英尺”，古人要理解它首先得造出一个正方体的容器，然而在古代的手工业技术下，造有棱有角的立方体的难度比造圆柱旋转体高太多。中国古人在计量历史上的一大成就，就是商鞅变法时颁布的“方升”——其原理，仅仅是造了一个已知长宽高的长方体金属容器，然后规定“升”是它的体积而已。汉代后中国在圆周率计算上的成就，也大多归功于考订方形和圆形容器的体积关系的计量需求。 古代度量衡这个“体积单位不是立方长度单位”的特性，在科学里称为——缺乏单位的一致性。所谓“一致性”，指的是“单位、物理量、物理公式三者之间不能含有1以外系数”，形象地说就是：如果物理公式是F=ma，那么F的单位必须是m的单位乘以a的单位。那么，英制单位里的牛顿第二定律是F=ma吗？严格说并不是。实际上，从牛顿时代到19世纪中叶这近两百年的时间，科学和工程领域都并没有真正区分力、重量和质量，这三者用的是同一个单位，在英国人眼里就是“磅”，也就是一磅物体的重力。直到19世纪中叶，科学领域才产生了单位一致性的意识。然而，对“F=ma”来说，如果F的单位是“磅力”，m的单位是“磅”，a的单位是“英尺每平方秒”，那么F=ma是不成立的，因为等式中还差了一个重力加速度的因子。当时的英国工程师甚至为此重新创造了一个质量单位“斯拉格”（slug），规定它的单位是“磅除以英尺每平方秒”，就是为了满足单位一致的要求。 =============================== 不过，一致性是科学领域的要求，但在工程领域，第一次工业革命以来的机械工程师其实并不在乎这一点。工程领域长久以来高度依赖“经验公式”，特点就是不在乎公式背后的科学原理，只要求能它在现实生产中重现，所以用什么单位其实完全无所谓。而第一次工业革命源于英国，这使得基于英国传统度量衡的工程经验公式，在其殖民地体系下的工程界大规模铺开。 这之中的一个最经典的例子，莫过于1983年发生的加拿大航空143号客机“吉姆利滑行”（Gimli Glider）事件。这个事件的过程很简单：一架波音767飞机飞行了第一段航程后需要在机场加油，但驾驶舱的油量显示坏了。机长觉得在纸上算一下加多少油也不影响起飞，于是仍决定继续飞下一段。这里要说明一点：飞机的起落对于载重非常敏感，所以飞行员倾向于用重量而非体积来计算油量。不过，地勤人员用的油量计却只能测出邮箱内剩余油量的体积，这使得他们需要把体积和重量换算一遍。 当时，波音公司已经要求767客机的维护人员使用公制计算油量。飞行员根据距离计算出整段航程需要加油22300千克，地勤人员测出邮箱内剩余油量为7682 升。然而，地勤人员在查手册时看走了眼，把公制“升”与英制“磅”的换算系数1 升=1.77 磅，当成了1 升=1.77 千克，导致原本应该加入的20088升燃油，最终仅加入了4917升。而后，仅有一半燃料的飞机，居然就这么起飞了！这自然导致飞机在加拿大无际的荒野中耗尽了燃料，所幸当值机长沉稳应对，在丧失动力的情况下靠滑行迫降到了一个名为吉姆利的前空军基地，最终全机人员平安，飞机也未受损失，一直服役至2008年。 |
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无动力滑行后降落的加拿大航空143号客机 然而，我们若复盘这次事故，却会感到十分诧异——地勤人员整整少加了占原定要求四分之三的燃油，这么大的差距，当值人员里，从飞机上的机长和副机长到地面上的地勤团队，居然没有一个人察觉到其中的异常？对于我们这些习惯了公制的人而言，这次事件甚至显得莫名其妙：公制的基本设定就是1升水=1千克水，而油比水轻是大众熟知的生活常识，所以1升油必定要小于1千克。那么，无论是地勤处发现1升油的重量是一个远大于1的数字，还是机舱里听到地勤报告的远远小于应加量的体积后，都不可能让飞机这么轻易地飞起来。 解释只能是：无论机长还是地面人员，他们在长期使用基于英制的工程习惯单位的过程中根本没有形成一些最基础的物理观念，而只能机械地依赖他们自己也不知所以然的工程手册。对当时这些人而言，他们在过去也许长期在使用加仑和磅，但他们根本不知道加仑和磅之间是如何建立关系的，也根本没有对“液体密度”这个物理量的认识，即便单位换成了升和千克，他们也依然毫无相互间的数量级观念。但对于习惯了现代科学体系的人而言，水的密度是1千克/升，水中上浮的物质密度比水小，这都是条件反射般的常识，“吉姆利滑行”这样的事件从一开始就没有发生的前提。 所以，英制单位在历史上所带来的混乱，说到底是始于英国第一次工业革命的传统工程领域为了维系早期的经验而必然付出的代价。实际上，在以电力为核心的第二次工业革命发生时，科学与工程领域已经达成了统一使用公制的共识，所以电磁学单位里才不再存在任何的“英制”。即便在现在的美国，所谓“使用英制”也只是在做完计算后，把最后的结果换算一下，照顾终端的受众而已。因为除了建筑业这类涉及物理规律较为单一的领域，英制在大多数工业领域（机械、电子、化工）的设计层面根本就没有科学意义上的可拓展性，很多时候美国的英制也不过是对终端产品规格的粗略命名罢了。 ================================= 最后继续宣传一个：本文所讲话题，也收录于我的新书《计量单位进化史》中。这本书有我多年收集整理的，关于单位与人类计量史的诸多趣味话题和冷知识，也是市面上少有的完全以“单位”为话题话题的科普书籍了。对这个话题感兴趣的话，可以点击下面的链接购买。感谢您的支持！ |
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前几天遇到一次。 某在阿富汗的博主，拍的阿富汗农村视频，说，阿富汗小麦亩产800公斤。 在视频下，引发了争论。 有人认为这是瞎编的，也有人认为这是当地人吹牛，也有人认为阿富汗是春小麦+冬小麦的种植方式，两季亩产800公斤。 我查了一下，阿富汗小麦大约每公顷产2000公斤，相当于国际水平的60%，而800公斤相当于6亩产量。 一英亩大约等于6亩 |
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著名的加拿大滑翔机 1983年，加拿大航空143号班机飞到一半没油了。机长以惊人的技术当成滑翔机开，逆天的零伤亡实现着陆。 后来调查发现没油的原因是地勤在加油的时候本该按千克加的，他们按照磅（大约0.45千克）加，所以刚好够飞一半路。 |
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英制的遗毒甚至影响了巫师界: 1加隆=17西可=493纳特 |
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