前言
我们为什么谈论“单位”
2018年11月16日，在法国巴黎的第26届国际计量大会上，与会代表通过投票，一致通过了国际单位制的重新定义方案。2019年5月20日起，新的定义方案正式生效。而保存在巴黎国际计量局的国际千克原器（俗称“大K”），在这一天正式完成了其历史使命。
这个新闻在当时的科学界引起了非常大的反响，但它对平民大众的生活会有什么影响呢？除了我们的中学、大学课本得修改，很难说它会对我们的日常生活产生什么直接的影响。毕竟谁在厨房里做菜时，会思考“一摩尔”的食盐应该怎样定义呢？
其实我们不妨换一个角度来看这个问题。“单位”对于我们每个人来说，已经是习以为常的东西，我们从小到大都在理所当然地使用它，我们甚至能根据生活经验判断出一个“一米八”的人究竟是多高，“一公里”的路程大概有多远，“三十摄氏度”的天气会有多热，等等。我们从来不需要去思考“米”“公里”“摄氏度”是怎么来的，我们只是按从小到大的习惯不停地使用它们而已。我们会在物理课上见到“小球质量500克”，也会在超市里看到“每500克××元”的标价，我们只是在自然而然地使用“克”而已。
不过，在上大学的时候，我第一次碰到了不那么“自然”的单位，这种“不自然”甚至到了使我怀疑人生的程度。为什么呢？当时在学习一门工科专业课，我们用到了一本美国原版的教材，打开那本书时，映入眼帘的却是一个个怪异的符号——你肯定猜到了，那本书使用了一大堆ft、lb、℉、gallon等英制单位，于是我们得不停地从课本附录里查换算表，在计算器里敲入一个个莫名其妙的数字，还要不停提防中间哪一步换算错了。
我记得那个时候印象最深的，是课本上的“lbmol”这个单位，当时大概用了半个学期才弄懂这“磅摩尔”到底是什么东西——它表示如果CO2的相对分子质量是44，一个“磅摩尔”CO2的质量就是44磅，但这时阿伏伽德罗常数就不是6.02×1023了。
后来我才了解到，当今的美国主要使用的并不是我们过去学过的那些单位，过去在电子辞典中无意间翻到的“单位换算”功能里冒出的那一大堆闻所未闻的东西，就是美国人现在主要使用的单位。但为什么美国的这些单位如此怪异？我还记得那时我看到的有人对美国单位制的吐槽——
为什么1 mile=5280 foot？大概是因为制定这个单位的人被一头骡子（mule）踢了5280脚，结果还被踢糊涂了，把骡子记成了“mile”。
后来我到美国读研究生，却发现这里的实际情况与我所想的并不一样。我曾以为在美国上课、写作业需要不停地换算单位，兴许还要背摄氏度与华氏度换算规则、英制重力加速度或气体常数之类的公式或数字，可实际上，我一点也没被这些奇怪的换算困扰——因为用到的大多是公制，即便偶尔有英制，换算也就是一两步。
但居住在美国，你身边确实还满是你不知道的“英尺”“磅”“加仑”等单位。你可能不知道一英里有多远，但只要你在开车，你脑子里可能就只剩下“英里”了。
置身于这么一个“魔幻”的单位世界中，我开始有意收集和单位有关的资料，同时一直在有意观察：如今美国的媒体、教育、政府、出版、零售、科研等各个领域，究竟在使用什么单位？
而且，为什么1英里就是5280英尺？为什么磅与千克的换算会精确到小数点后如此多位？为什么华氏度水的冰点和沸点会是32℉和212℉？这些看似奇怪的数字既然会被人使用，就一定有它们的来历。
更进一步，为什么一米就是这么长？为什么一千克和一升水的质量这么接近？为什么国际单位制中的基本质量单位是“千克”而不是“克”？为什么电流单位安培是基本单位？为什么以粒子个数定义的单位摩尔是基本单位？为什么我们日常所说的1斤正好是500克？即便对于从小用到大的公制，我们也未必了解它们的来龙去脉。
如果我们以科学的眼光审视单位，待发现的世界要更广阔：为什么国际单位制以时间单位“秒”作为全部定义的起点？为什么可以用普朗克常数定义千克？国际单位制里提到的铯原子钟以及定义千克用到的基布尔秤是什么仪器？你可能还会想到：如果单位是由自然常数定义的，那能不能把这些常数设成“1”——这不就可省去单位了？
这就是单位这个话题的魅力，它的起点看似微不足道，背后的故事却广博深远。它看似来自“高冷”的科学，背后却蕴含着历史、社会、经济等与人们生活息息相关的方方面面。
更有意思的是，从运用全人类最顶尖的仪器和智慧做出的高精尖测量，到菜市场里针对一斤一两的讨价还价，单位是一个渗透人类社会每一个领域、每一个阶层的概念；无论是诺贝尔奖得主，还是菜市场里的大爷，所有人使用单位时，用的都是同一种语言、同一套标准。
著名相声演员马季曾表演过一段相声，设想人类社会如果没有了单位会发生什么，我摘取相声里的一段如下。
甲：我来一碗豆浆。
乙：不好意思，我们这里不论碗。因为没有单位，我们这儿论“忒儿喽”。
甲：那我来五“忒儿喽”？
乙：行了，这位付款了，您就趴那锅那儿“忒儿喽”吧。
甲：噢……不不不，我再掉那锅里头……
相声里说，没有单位，油条论“捞”、花生米论“捏”、雪糕论“舔”、牙膏论“挤”、花露水论“闻”、卫生纸论“擦”、抽烟论“嘬”……的确，没有单位，世界似乎瞬间倒退回了原始社会，我们也就的确得趴在那锅上“忒儿喽”了！
在本书之后的内容里，我会把多年收集的有关单位的话题和资料一一呈现，从单位的起源、演化，到公制和国际单位制的确立和发展，再到近现代以来世界各地的单位变迁历史。上文中的一系列问题，在书中都会得到解答。
本书会介绍一些各个科学领域里使用的单位，但本书并不会把各种单位罗列到一起，然后一个个解释它们的意义（它们都收录于书后的附录中）。本书更希望探讨的是：人们如何为单位建立制度（单位制），如何用单位来实施度量，以及人们对于单位制的认识发生过怎样的变化。我们既会讨论科学，也会讨论历史与社会，更重要的是，我们会讨论单位制的背后，社会如何影响科学，科学又如何作用于社会——这一跨越了几千年的时代沧桑。
你翻看本书时，用的单位应该是“页”。但相信你读到最后一页时，得到的就不仅是这数百单位为“页”的东西了。至于你会用什么单位来描述它，就留到那时决定吧。
本书使用指南
本书的主题是“单位”，不过，我想做的并不只是把世界上存在的各种单位一一罗列出来，供读者一个个查阅。我更希望讲述一种“元科学”的理念，也就是，一种比数学、物理、化学、生物等各门通常意义上的“科学”学科更基础、同时能贯穿这些学科的综合理念。而单位与计量，正是一个不错的切入点。
对于本书，我推荐两种不同的阅读方式。无论采取哪一种方式，你都能得到极佳的阅读体验，同时可以了解许多平时也许并没有特意关注过的知识。
第一种，就是按正常的顺序阅读，从第1章读到最后一章。本书各章节大体上是以时间为核心脉络编排的，但在某些章节也会平行地介绍一些关于单位与计量制度的科学与文化知识。总体来说，你可以像读故事一样把正文从头到尾阅览一遍，这也是与本书标题“计量单位进化史”相符的阅读方式。
为了体现“计量单位进化史”的主题，在每一部分的开头，你会看到一份如下所示的年表：
这份年表列举了接下来这一部分涉及的主要历史事件，你可以通过这份年表，快速了解计量史的发展脉络。
在你开始每一节的阅读之前，你会看到如下所示的问题：
1.1 单位的起源
●英语里为什么会有可数名词和不可数名词？汉语里有相应的概念吗？
●如果你是古代社会的人，你会怎样表达“小”的概念？
这是我设计的“阅读前思考题”，在每一节前都会有一到两道。这些问题大多来自日常生活，属于“知其然，但不一定知道其所以然”的趣味思考题。读者们阅读正文之前，可以先思考一下这些小问题。这些小问题的答案，都可以在正文中找到，我也会在正文里对这些问题进行扩展。
在一些章节里，你可能还会遇到如下所示的专栏：
这是一个独立的小篇章，它和前文有一定联系，、但主要是一些背景故事。读者们可以在这些小篇章里稍事休息，然后继续正文的阅读。
读完正文后，你会发现，后面还有“附录”部分。此处推荐本书的第二种阅读方式：先翻到后面，读本书的附录。
你会看到，附录由一系列表格组成，这些表格里列举的都是与单位和计量有关的知识点，许多条目还有备注或注释。
如果你希望以第二种阅读方式，从后面的附录读起，可以直接翻到最后，先把附录中的表格（尤其是附录3）浏览一遍。通过附录中的详细列表，你可以对当今各领域所存在的单位，以及它们的来历、数值和应用场合有一个直观的印象。即便不阅读正文，这个列表也足以作为一份理想的工具参考。当你对“单位”有了一些初步的印象后，你也可以从正文中任意挑选章节来阅读，即便打乱顺序也不会失去阅读的乐趣。
准备好了吗？现在就让我们开始计量单位进化史的旅程吧。