测量和比较是科学与工程的基础。
所以我们需要知道测量和比较事物的规则,我们需要通过实验为测量和比较建立单位。
学习物理的一个目的就是设计和实施这样的实验。
conduct:to organize and perform a particular activity
举个例子,物理学家致力于开发极其精确的时钟,从而获得并比较任意时刻和时间。你可能会有疑问这样做值得吗?现实中就有一个例子:如果没有精确的时间,GPS将毫无用处。
我们通过学习如何测量物理量来探究物理。
这些量包括长度,时间,质量,温度,压力和电流。
每个物理量都有自己的单位,这个单位与标准相比较。
单位是我们人为给测量的那个量赋予的一个独一无二的名字。
举个例子:
米(m)是长度的单位。标准定义了正正好好1.0米是多长。后面你会知道,这个标准是以光在真空中行进一段确定的时间的距离来定义的。
我们可以用任何方式定义单位和标准。但我们之所以没那么任性,是因为这个定义要让全世界的科学家都觉得合理且实用。
当我们建立了一个标准——还拿长度做例子——我们必须进一步给出如何表示任意长度的方法。
用尺子量,就是其中一种方法,尺子是长度标准的近似。
但更多时候,我们无法直接测量,得靠间接比较,毕竟你没法用尺子测原子半径和地球到太阳的距离。
还有很多物理量我们没法直接测量。
但幸运的是,其中一些量能与可测量的物理量有关。比如速度,就是长度和时间的比值。
因此,我们遵从国际共识,可从长度和时间‘借’来标准和单位,为速度赋予标准和单位。
而长度和时间这些“原料”,不能再用其他量表示,就被我们叫做基本量。它们的标准,叫做基本标准。
基本标准必须可获取且不变。
一个人展平双臂,他的鼻尖到中指指尖的距离是可获取的,但因人而异,所以它不是不变的,我们不能拿这个长度作为标准。
科学和工程对精确的极致追求促使我们把不变放在第一位。我们尽可能复制标准,从而让那些有需要的科学家,研究者参考使用。