公制

公制系統是一個小數系統的測量系統。當前的公制國際標準是國際單位系統（SystèmeInternationald'Inités或SI），其中所有單元都可以用七個基本單位表示。用作SI基礎單元的單元是儀表，千克，第二，安培，開爾文，摩爾和燭台。

倍數的前綴

在公制系統中，單位的倍數和倍增遵循十進制模式。

一組具有十進制的基於十進制的前綴，它們具有十個乘法或分裂的效果，可以應用於本身太大或太小而無法實際使用的單元。例如，前綴公斤用於將單元乘以1000，而前綴Milli則表示單位的千分之一部分。因此，千克和公里分別為一千克和米，毫克和毫米分別是千分之一的克和儀表。這些關係可以像徵性地寫為：

公制單元的定義

基於儀表的分離系統，該系統是在1790年代在法國引入的。這些系統的歷史發展最終導致20世紀中葉國際單位體系（SI）的定義，在國際標準機構的監督下。採用公制系統稱為度量。

公制系統的歷史演變導致了幾種原則的認可。選擇了一組獨立的自然尺寸，就所有自然量都可以表達為基本數量而言。對於這些維度中的每個維度，代表性數量被定義為度量的基本單位。基本單位的定義越來越多地從基本的自然現像中實現，而不是物理人工製品的副本。從基本單元中得出的單元用於表達可以從系統的基本尺寸得出的尺寸的數量 - EG，平方米是從長度派生的區域的派生單元。這些派生的單元是連貫的，這意味著它們僅涉及基本單元的力量產物，而沒有任何其他因素。對於任何具有名稱和符號的給定數量，定義了一組較小和較大的單位的擴展組，這些單位由十個功率的因素相關。時間單位應該是第二個；長度的單位應為儀表或小數的倍數；質量單位應為克或小數倍。

自1790年代以來，隨著科學和技術的發展，公制系統在提供單一的通用測量系統方面發展。除了SI之前和之外，公制系統還包括：單位和MKSA系統的MKS系統，它們是SI的直接先驅； CGS靜電（CGS-ESU）系統， CGS電磁（CGS-EMU）系統及其仍然受歡迎的混合物，高斯系統；米噸 - 二（MTS）系統；以及可以基於儀表或厘米的重力度量系統，以及克，革蘭物，千克或千克力。

SI已被世界上幾乎所有國家採用的官方體重和措施制度。

當前度量系統的歷史

法國大革命（1789 - 99年）為法國提供了一個機會，以改革其許多當地體重和措施的笨拙和古老的系統。查爾斯·莫里斯·德·塔利蘭德（Charles Maurice de Talleyrand）倡導了一種基於自然單位的新系統，並於1790年向法國國民議會提議開發這種系統。塔利蘭德（Talleyrand）有一個野心，將新的自然和標準化系統在全球範圍內接受，並熱衷於讓其他國家參與其發展。英國忽略了合作的邀請，因此法國科學院在1791年決定獨自去，他們為此目的建立了佣金。委員會決定長度標準應基於地球的大小。他們將這一長度定義為“儀表”，其長度為地球象限的長度的100萬，是從赤道到北極的地球表面上的子午線的長度。 1799年，在對ARC測量進行了調查之後，新系統於法國啟動。

最初從自然的可觀察特徵中獲取的度量系統的單位現在由七個物理常數在單位上給出精確的數值值來定義。以國際單元系統（SI）的現代形式，七個基本單元為：儀表長度，千千克的時間，第二個時間，電流的安培，開爾文的溫度，發光強度的燭台和摩爾的摩爾物質。這些及其派生單元可以測量任何物理量。派生單元可能具有自己的單位名稱，例如瓦特（J/s）和lux （CD/M ² ），或者僅表示為基本單位的組合，例如速度（M/S）和加速度（M） /s ² ） 。

公制系統旨在具有使其易於使用且廣泛適用的屬性，包括基於自然世界的單位，十進制比率，倍數和亞屬性的前綴，以及基礎和衍生單元的結構。它是一個連貫的系統，這意味著其單元不引入與數量相關的方程式中尚未存在的轉換因子。

度量系統是可擴展的，並且在放射學和化學等領域中根據需要定義新的衍生單元。例如，在1999年增加了Katal ，這是一種相當於每秒一摩爾（1 mol/s）的催化活性的單位。

原則

儘管公制系統自成立以來已經發生了變化和開發，但其基本概念幾乎沒有改變。它專為跨國使用而設計，由一組基本的測量單元組成，現在稱為基本單位。派生單元是使用邏輯而非經驗關係從基本單元構建的，而基本和派生單元的倍數和跨越的倍數是基於十進制的，並由一組標準的前綴識別。

實現

測量系統中使用的基本單元必須可以實現。 SI中的基本單元的每個定義都伴隨著定義的Mise en pratique [實際實現]，該定義至少詳細描述了可以測量基本單元的一種方式。在可能的情況下，開發了基本單元的定義，以便任何配備適當工具的實驗室都可以實現標準，而不會依賴另一個國家持有的人工製品。實際上，這種認識是在相互接受安排的主持下進行的。在SI中，標準儀表準確定義1 ⁄ 299 792 458光在一秒鐘內傳播的距離。可以通過測量光波在給定時間傳播的長度或通過測量已知頻率的光的波長等效地實現儀表來實現儀表。

千克最初定義為在4°C時在4°C下的一個立方十分集的水的質量，標準化為法國實驗室中的鉑 - iridium人造藝術品的質量，直到引入了新的定義2019年5月。 1879年製作時製作的複製品，並分發給了儀表大會的簽署者，在這些國家的事實上是群眾的事實標準。自從其他國家加入該公約以來，已經製造了其他復製品。與原始稱為IPK相比，複製品經過定期驗證。很明顯，IPK或複製品或兩者都在惡化，並且不再可比：自製造以來，它們的差異為50μg，因此，圖像刻畫的千克準確性不超過500萬或A中的5份。相對精度5 × 10 ^-8 。 SI基本單元的公認重新定義用Si單元表示的Planck常數的確切定義代替了IPK，該定義用基本常數定義了千克。

基礎和衍生的單位結構

基本數量是常規選擇的物理量子集之一，其中子集中沒有數量可以用其他數量表示。基本單元是用於表達基本數量的單元。派生單元用於表達任何其他數量，是基本單位冪的產物。例如，在現代度量系統中，長度具有單位儀表，時間為單位第二，速度具有派生的單位儀表每秒。密度或單位體積的質量為單位千克每立方米。

十進制比

公制系統的一個特徵是它們依賴於10的倍數。例如，長度的基本單位是儀表，距離比1米長得多或短得多，以每米10倍的功率進行測量。這與較舊的單元系統不同，在較舊的單元中，更長距離和較短距離的單元之間的比率各不相同：一英尺中有12英寸，但一英里的5,280英尺的數量並不是12英里的功率。對於許多日常應用，美國已經抵制採用基於十進制的系統，繼續使用“基本上不連貫的測量系統的集團”。

在早期，乘以十個積極力量的乘數被給予了希臘衍生的前綴，例如kilo-和mega- ，而那些為十個負權的前綴賦予了拉丁語衍生的前綴，例如中心和小米。但是，1935年前綴系統的擴展未遵循此慣例：例如，前綴納米和微型 -具有希臘語根。在19世紀，前綴Myria-源自希臘語單詞μύριοι（ mýrioi ），被用作乘數10 000 。

當將前綴應用於以長度平方或立方的單位表示的面積和音量單位時，正方形和立方體操作員將應用於長度單位，包括前綴，如下所示。

前綴通常不用於指示第二大於1的倍數；相反，使用了分鐘，小時和一天的非SI單位。另一方面，前綴用於非SI音量單位的倍數，例如升（L，L），例如毫升（ML）。

連貫性

度量系統的每個變體都具有一定程度的連貫性 - 派生單元與基本單位直接相關，而無需中間轉換因子。例如，在連貫的系統中，選擇了力，能量和功率的單位，以便方程式

在不引入單位轉換因子的情況下保持。一旦定義了一組連貫的單元，使用此組合單元的物理關係中的其他關係將自動正確。因此，以愛因斯坦的質量 - 能力方程為e = mc ² ，在相干單元中表達時不需要外部常數。

CGS系統具有兩個與機械和熱能相關的卡路里相關的ERG單位。因此，只有其中一個（ERG）可以與基本單位建立連貫的關係。連貫性是SI的設計目的，這僅導致一個能量單位定義 -焦耳。

合理化

麥克斯韋（Maxwell）的電磁學方程包含了與Steradians有關的一個因素，這代表了以下事實：電荷和磁場可以從一個點散發出來並在各個方向上均等地傳播，即球面。這個因素使方程式比必要的更尷尬，因此Oliver Heaviside建議調整單元系統以將其刪除。

常見的概念

公制系統的基本單元（原始定義）代表了自然界中的共同數量或關係。他們仍然這樣做 - 現代定義的數量是定義和方法論的改進，但仍然具有相同的幅度。如果可能不需要或可用的實驗室精度，或者近似值足夠好的情況，那麼原始定義就足夠了。

• 第二是一分鐘的1/60 ，即每小時1/60 ，是一天的1/24 每天的86 400 （使用60個基本的歷史可以追溯到巴比倫時代）；第二是，需要一個密集的物體才能自由地落下4.9米。
• 赤道的長度接近40 000 000 m （更精確40 075 014 .2 m ）。實際上，法國學院在儀表的原始定義中使用了我們星球的尺寸。
• 儀表接近具有2秒鐘的擺錘的長度；大多數餐桌高約0.75米；一個很高的人（籃球前鋒）高約2米。
• 千克是一升冷水的質量。立方厘米或毫升水的質量為一克； 1-euro硬幣重7.5 g; Sacagawea US 1美元硬幣重8.1 g;英國50便士硬幣重8.0克。
• 燭台是關於中等明亮的蠟燭或1個蠟燭力量的發光強度； 60 W鎢絲白熾燈燈泡的發光強度約為64個燭台。
• 物質的摩爾具有以克單位表達的分子質量。一摩爾的碳的質量為12.0 g，一摩爾的含量鹽為58.4 g。
• 由於所有氣體在給定溫度和壓力遠離其液化和固化點（請參閱完美氣體）的壓力均具有相同的體積，並且空氣約為1/5氧（分子量32）和4/5氮（分子質量28 ），通過將其分子質量除以29（因為4 / 5 ×28 + 1 / 5 ×32 =28.8≈29 ），可以獲得任何接近完美的氣體相對於空氣的密度。例如，一氧化碳（分子質量28）的密度幾乎與空氣相同。
• 一個開爾文的溫度差與一度攝氏攝氏度相同：在海平面的冰點和沸點之間的溫度差的1 / 100 ；開爾文的絕對溫度是攝氏攝氏度的溫度約273；人體溫度約為37°C或310K。
• 在120 V（美國電源電壓）的60 W白熾燈燈泡在此電壓下消耗0.5 a。在230 V（歐洲電源電壓）的60 W燈泡在此電壓下消耗0.26 a。

常見的度量系統

已經開發了許多不同的度量系統，所有這些都使用Mètredes archives and Kilogram des Archives （或其後代）作為基本單位，但在各種派生單元的定義上有所不同。

19世紀

1832年，高斯將天文學的第二用作定義地球引力的基礎單元，並與毫克和毫米一起成為了機械單元的第一個系統。他表明，通過測量磁化針的振盪並找到應用於單位質量時產生一個單元加速的“磁液”的量，也可以通過這些單元的振盪來量化磁鐵的強度。單位（CGS）的厘米 - 格拉姆 - 二級系統是第一個連貫的度量系統，是在1860年代開發的，並由麥克斯韋和湯姆森（Maxwell and Thomson）促進。 1874年，該系統由英國科學發展協會（BAAS）正式推廣。該系統的特徵是密度在g/cm ³中表達，在dynes中表達的力和ERG中的機械能。熱能以卡路里定義，其中一種卡路里是將一克水的溫度從15.5°C升至16.5°C所需的能量。會議還識別了兩組電氣和磁性特性的單元- 單元的靜電組和電磁單元集。

電力單位很麻煩。這是在1893年在芝加哥舉行的國際電氣代表大會上通過基於儀表，千克和第二的定義定義“國際”安培和歐姆在國際電氣和磁性單元系統中定義的定義。在擴展CGS系統以包括電磁主義的同一時期，開發了其他系統，以其選擇連貫的基本單元的選擇，包括實用的電動單位系統，或QES或QES（QES）（四十八 - 秒）系統，是正在使用。在這裡，基本單元是四邊形，等於10 ⁷ m （大約是地球周長的象限），第十一個等於10 ^-11 g ，第二個。選擇這些，以使電勢差，電流和電阻的相應電單元具有方便的幅度。

20世紀

1901年，喬瓦尼·喬治（Giovanni Giorgi）表明，通過添加電氣單元作為第四基單元，可以解決電磁系統中的各種異常。米爾克圖 - 二秒 -庫侖（MKSC）和米克（MKS） - 第二秒 -安培（MKSA）系統是此類系統的示例。

米 - 噸 - 秒單位系統（MTS）基於儀表，噸和第二個 - 力單位是sthène ，壓力單位是pièze 。它是在法國發明的用於工業用途的，從1933年到1955年，在法國和蘇聯都使用。重力度量系統使用千克力量（Kilopond）作為力的基本單位，其質量在稱為Hyl ， Technische Masseneinheit （TME），杯子或公表示的單位中測量。儘管CGPM在1901年通過了一項決議，該決議將重力引起的加速度的標準值定義為980.665 cm/s ² ，但重力單位不屬於國際單位系統（SI）的一部分。

國際單位體系

國際單位系統是現代公制系統。它基於20世紀初期的米爾克圖 - 第二 - 安培（MKSA）單位系統。它還包括許多連貫的派生單位，用於諸如功率（瓦特）和輻照度（管腔）等共同數量。電氣單元是從當時使用的國際系統中獲取的。其他單元（例如能量（Joule））的單位是基於較舊的CGS系統的單元建模的，但與MKSA單元相干。引入了兩個基本單元 -開爾文（Kelvin） ，相當於攝氏度的變化，但要設置為0 K絕對零，並且燭台大致相當於國際蠟燭的照明單位。後來，添加了另一個基本單位，即摩爾（Mole）與其他幾個派生單元一起添加了相當於指定分子數量的物質單位。

該系統於1960年由大會舉重和措施（法語： ConférenceGénéraledesPoids et Heresures ）頒布。當時，按照Krypton-86 Atom Atom的光譜線的波長重新定義了儀表（K k86是惰性氣體的穩定同位素，自然而然地發生在無法檢測的或痕量中），並且退休了1889年的標準儀表偽像。

如今，國際單元系統由7個基本單元和無數的連貫派生單元組成，包括22個帶有特殊名稱的單元。最後一個新的衍生單元是1999年的催化活性的Katal 。第二本身。結果，光速現在已成為一個完全定義的常數，並將儀表定義為1 ⁄ 299,792,458的距離光的距離在一秒鐘內傳播。千克由鉑 - iridium合金的圓柱定義，直到2019年採用了自然物理常數的新定義。截至2022年，十進制前綴的範圍已將其擴展到10 ³⁰ （Quetta –）和10（ Quetta ）和10 ^-30 （ quecto– ）。

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