18世(shì)紀末法國創立了米製以後,法國和歐(ōu)洲國家的科(kē)學家都致力於推行米製。19世紀前後,力(lì)學、熱學、光(guāng)學、靜電學 已成為物理學的幾門基礎科學。天文學(xué)、數學、電磁學、化學、地質學、生物學等許多學科迅速發展(zhǎn),各個學科的知識深化,學科之間的關係顯露。由於物理(lǐ)學中的科學實驗和工程科學中的計量學問題,要求各種物理量(liàng)都選(xuǎn)擇恰當的單位,完善單位的定義,不斷提高實驗準確度和測量精度;並要求通(tōng)過數學關(guān)係把互相關連的物(wù)理(lǐ)量單位能(néng)構成一種(zhǒng)邏輯(jí)體係,即建(jiàn)立計量單(dān)位製。為此(cǐ),許多科學家積極參與,有幾位科學家做出了卓著的貢獻。
1830年德國數學家、物理學家、天文學家高斯(Gauss,Carl Friedrich 1777~1855)著手電學和磁學實驗,應用絕對單位測量磁場強度(dù)。1832年,高斯在他的著(zhe)名論文《用絕對單位測量地磁強度》中指出,必須(xū)由(yóu)根據力學中力的單位的規(guī)則而進行(háng)的“絕對”測量,代替用磁針的地磁測量。為(wéi)此目的,高斯引入了一種以毫米(mǐ)、毫克和秒為基礎的“絕對”電(diàn)學單(dān)位製。高斯1809年發表的“最小二乘法”廣泛(fàn)應用於計量方麵。高(gāo)斯從1830年起,就和(hé)同在格丁根大(dà)學當物理(lǐ)學教授的(de)韋伯(Weber,Wilhelm Eduard 1804~1891)密切合作,一起研究地磁。韋伯支(zhī)持(chí)高斯引用“絕對”電學單位製的思路,並把他的實驗工作推廣(guǎng)到其它電測量領域。1851年韋伯對描述電磁現(xiàn)象的兩個(gè)互(hù)不兼容的方程(chéng)係(由磁極定律出發和由電荷定律出發的方程係)都確定(dìng)了一種一貫性的“絕對”厘米(mǐ)克秒單位(wèi)製,即絕對電磁單位製(CGSm)和靜電單位製(CGSe)。為紀(jì)念這兩位科學家 ,把(bǎ)CGSm的磁感應強度和(hé)磁通密度的單位G(高斯),以高斯,K.F.的名字命名;國際單位製的磁通量的單位 Wb(韋伯),以(yǐ)韋伯,W.E.的名字命名.。
19世紀上半(bàn)期,英(yīng)國科學家在理論科學的諸多方(fāng)麵均有非凡建樹,如焦耳、法拉第和麥克斯韋的電磁理(lǐ)論,起(qǐ)著劃時代作用。同時,英國為振興科學事業,還進行了科研體製和教育體製改革。科研改革的一(yī)項重要措(cuò)施是(shì),成立了一個全國性的科學團體“英國科學促進協(xié)會(BAAS)”。英國科學促進協(xié)會在關於單位製概念的發展中起了重要作用。1861年英國科學促進(jìn)協會成立了標準委員會,它是大(dà)量著名科(kē)學家卓有(yǒu)成(chéng)效地合作的中心。科學家(jiā)們對電學中各物理量,如電荷、電流、電阻、電容和電勢的單位的最佳選擇進行深(shēn)入細(xì)致的研究(jiū)。科學家中(zhōng)應(yīng)特別(bié)提及的是英國物理學家麥克斯韋(wéi)(James,Clerk Maxwell 1831~1879)。按麥克斯韋的意見,每個物理量都可以被表示為一個純數和一個(gè)單位的乘積。單位是一個選定的參考量,所有同類(lèi)量都可用它來表示,而該量(liàng)與相應單位之(zhī)比(bǐ)是一個數(shù)。因(yīn)此,這裏(lǐ)引入的單位,和相應的(de)物理量一樣,具有一種抽象的數學性質。把單位同量的實物體現或標準區分開來。麥克斯韋建立了“單位”的理論。1863年麥克斯韋與他人合作發表了《各種電學的量的(de)基本關係》,對以質量、長度、時間(jiān)為基本單位的一組電、磁單(dān)位下了定義。文中指出,電磁單位(wèi)和靜電單位的比值等於光速,即3×1010厘米/秒。在此基礎上,麥克斯韋和英國科學促進協會的科學家們(men)提議建立一種由幾個基本單位按係(xì)統建立起來的一貫(guàn)計量單位製。在米製的基礎上(shàng),選擇了長度、質量和時間三個基本(běn)量,以厘(lí)米、克和秒(miǎo)為基本單位,建立了厘米、克、秒單位製(CGS)。為了紀念麥克斯韋,把CGSm的磁通量單位Mx(麥克斯韋),以麥克斯韋(wéi),M.J.的名字命名(míng)。
在20世(shì)紀初(chū),關於(yú)電磁(cí)理論及其單位製的構成,產生了一些很可貴的設想:重新選(xuǎn)擇(zé)一種包括整個電、磁和力學現象在內的一貫單位製。1901年,意(yì)大利物理學家(jiā)喬吉(Giorgi,Giovanni 1871~1950)提出有可能把米、千克、秒單位製(zhì)的力學單位製和實用電學單位結合起來。形成四維的一貫單位(wèi)製,這個電學單(dān)位可以取安培或歐姆。喬(qiáo)吉的建議開辟(pì)了單位製發展的道路。1946年,國際計量委(wěi)員會批(pī)準了電學谘詢委員會(CCE)關於采用以米,千克,秒,安(ān)培為基礎(chǔ)的米千克秒安培單位製(zhì)(MKSA又稱(chēng)喬吉製(zhì))的建議。
英國科學促進協會在(zài)布裏頓的會議
德(dé)國數(shù)學家、物(wù)理學家和天文學家 高斯,K.F.
德國物理學家 韋伯,W.E.
英國物理學家 麥克斯,韋 M.J.
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