第9章 重錘定天下 (第1/3頁)
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張家母子乘坐著村裡的車子,帶了小半車採買來的物資,回到了村裡。付給車伕大哥4個錢,車伕樂的合不攏嘴。
不消過夜,全村都會知道張家這是發了財了。但是張家到底靠什麼發財,村裡人並不知道,看到張家母子帶了兩個包袱去了集市,回來的時候就帶了這麼多東西,雖然不知道這些東西里還有不少銅錢,但是就看這些大包小裹,就知道這趕集的收穫不小。
回到家裡,張誠和母親把銅錢放到一個陶罐裡,罐口堆了草灰,蓋上一個蓋子,然後挖坑埋到廚房角落裡。
這裡就是張家秘密的小金庫。有這一罐銅錢,張家今年的田稅就不是問題了。裝草灰的目的是防潮。當然如果這個世界上有油紙,可以做更好的密封。陶罐裡如果放一些石灰進去,防潮的效果也會更好。不過眼下條件簡陋,也就只能蓋一個蓋子,用草灰來簡單防潮。反正這些錢也要經常拿出來花掉,倒也不用那麼複雜。
張誠急急忙忙到穀倉去製作自己的測量裝置。
即便在最貧窮的生活環境下,科學研究和科學實驗也是可以進行的。對張誠自己來說,在自己力所能及的範圍內完成這些科學測量,甚至比吃飽肚子還重要。
用銅線在穀倉的房樑上纏繞成一個吊掛裝置,把幾股蠶絲擰成更粗一點的絲線,穿過這個吊環。用在集市上向木匠定製的木條比量了絲線的長度。在最下端掛上銅權和鈴鐺。這就是一個單擺裝置。
原理很簡單,用單擺記錄一晝夜的擺動次數,每一次就是一個平均的單擺週期。這個方式可以在這個時代相對精確的計算時間。單擺週期公式包含三個引數,就是時間、擺長和重力加速度。當然裡面還有一個常數就是π。
L(擺線長度)=g(重力加速度常數)t(時間)2\/4π(圓周率長度)2
確定其中兩個引數就可以推出第三個引數,這一次張誠要透過測量時間的方法,和取已知的大略重力加速度的方式,來推算擺長,有了擺長的具體長度,就可以確定一米的標準。
有了米,我就能有升、有克……
長度、體積、重量,是謂度量衡。秦始皇偉大的功績之一,就是統一度量衡。不過大秦的度量衡並沒有一個深植於自然界的基礎,而是因循舊制,隨便制定的。張誠則按照國際標準測量工具的原則,以腳下的地球作為測量標準,重新確立。這樣的度量衡可以超越歷史和時間的變化。
一米的長度是地球赤道到北極點的距離的千萬分之一。如果有更精密的測量工具,一米可以是氪-86原子的2p10和5d5能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1 650 763.73倍。放在宇宙尺度中,都是恆久不變的。當然,要實現那麼精密的測量,就需要有光學儀器、有光譜分析能力,拿到氪同位素……眼前是不現實的。
就還是學法國人,先以大地為尺度,校準一根米尺就好。
1升是長寬高各0.1米的正立方體的容積。
1千克則是四攝氏度的一升水的質量。
這個世界就標準化了。
用天文學的方法校準米尺,也需要進行大地測量。要選擇南北兩地,先測量出子午線的長度。對四歲的孩子來說,這一切都不現實。張誠選擇的是利用現有的物理常數,靠手邊的一根繩子,逆推一下這個長度。
之所以要用一晝夜來完成這次測量,因為在這個時代,張誠手裡也沒有靠譜的計時器,只能透過日晷來記錄一整天的長度。張誠在正對著穀倉門口的院中,立起了一根木杆,又在單擺的下方設立兩個標記點,單擺的角度是5度以內,振幅在10度以內,就可以保證均衡的擺動週期,只要確保這個擺持續執行,記錄下一個晝夜內,擺動次數,就可以得到一個比較準確的擺動週期。
當然,在現有條件下,所有測量都是粗糙的。比如一晝夜的記錄,只能使用日晷。也只能使用正午日影作為記錄點。日晷計時是不準確的。一晝夜24小時,從天文意義上說也是不準確的。另一方面,本地的重力加速度並沒有經過測量,所以只能套用一下g=9.81的常數來湊合一下。
但是這種粗糙的方法,可以得到的長度資料還是相當準確的,誤差可以到千分之一以下。甚至不是這個世界的測量工具能體現出來的。
這樣就夠了。
能得到一個精確度達到千分之一的測量工具,接下來張誠還能據此製作出一個計量精度達到秒級的鐘擺,空間和時間都可以測量,這個世界就不再有秘密了。