第9章 重锤定天下(1/1)

首发：~第9章 重锤定天下

张家母子乘坐着村里的车子，带了小半车采买来的物资，回到了村里。付给车夫大哥4个钱，车夫乐的合不拢嘴。

不消过夜，全村都会知道张家这是发了财了。但是张家到底靠什么发财，村里人并不知道，看到张家母子带了两个包袱去了集市，回来的时候就带了这么多东西，虽然不知道这些东西里还有不少铜钱，但是就看这些大包小裹，就知道这赶集的收获不小。

回到家里，张诚和母亲把铜钱放到一个陶罐里，罐口堆了草灰，盖上一个盖子，然后挖坑埋到厨房角落里。

这里就是张家秘密的小金库。有这一罐铜钱，张家今年的田税就不是问题了。装草灰的目的是防潮。当然如果这个世界上有油纸，可以做更好的密封。陶罐里如果放一些石灰进去，防潮的效果也会更好。不过眼下条件简陋，也就只能盖一个盖子，用草灰来简单防潮。反正这些钱也要经常拿出来花掉，倒也不用那么复杂。

张诚急急忙忙到谷仓去制作自己的测量装置。

即便在最贫穷的生活环境下，科学研究和科学实验也是可以进行的。对张诚自己来说，在自己力所能及的范围内完成这些科学测量，甚至比吃饱肚子还重要。

用铜线在谷仓的房梁上缠绕成一个吊挂装置，把几股蚕丝拧成更粗一点的丝线，穿过这个吊环。用在集市上向木匠定制的木条比量了丝线的长度。在最下端挂上铜权和铃铛。这就是一个单摆装置。

原理很简单，用单摆记录一昼夜的摆动次数，每一次就是一个平均的单摆周期。这个方式可以在这个时代相对精确的计算时间。单摆周期公式包含三个参数，就是时间、摆长和重力加速度。当然里面还有一个常数就是π。

l（摆线长度）=g（重力加速度常数）t（时间）2\/4π（圆周率长度）2

确定其中两个参数就可以推出第三个参数，这一次张诚要通过测量时间的方法，和取已知的大略重力加速度的方式，来推算摆长，有了摆长的具体长度，就可以确定一米的标准。

有了米，我就能有升、有克……

长度、体积、重量，是谓度量衡。秦始皇伟大的功绩之一，就是统一度量衡。不过大秦的度量衡并没有一个深植于自然界的基础，而是因循旧制，随便制定的。张诚则按照国际标准测量工具的原则，以脚下的地球作为测量标准，重新确立。这样的度量衡可以超越历史和时间的变化。

一米的长度是地球赤道到北极点的距离的千万分之一。如果有更精密的测量工具，一米可以是氪－86原子的2p10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1 650 76373倍。放在宇宙尺度中，都是恒久不变的。当然，要实现那么精密的测量，就需要有光学仪器、有光谱分析能力，拿到氪同位素……眼前是不现实的。

就还是学法国人，先以大地为尺度，校准一根米尺就好。

1升是长宽高各01米的正立方体的容积。

1千克则是四摄氏度的一升水的质量。

这个世界就标准化了。

用天文学的方法校准米尺，也需要进行大地测量。要选择南北两地，先测量出子午线的长度。对四岁的孩子来说，这一切都不现实。张诚选择的是利用现有的物理常数，靠手边的一根绳子，逆推一下这个长度。

之所以要用一昼夜来完成这次测量，因为在这个时代，张诚手里也没有靠谱的计时器，只能通过日晷来记录一整天的长度。张诚在正对着谷仓门口的院中，立起了一根木杆，又在单摆的下方设立两个标记点，单摆的角度是5度以内，振幅在10度以内，就可以保证均衡的摆动周期，只要确保这个摆持续运行，记录下一个昼夜内，摆动次数，就可以得到一个比较准确的摆动周期。

当然，在现有条件下，所有测量都是粗糙的。比如一昼夜的记录，只能使用日晷。也只能使用正午日影作为记录点。日晷计时是不准确的。一昼夜24小时，从天文意义上说也是不准确的。另一方面，本地的重力加速度并没有经过测量，所以只能套用一下g=981的常数来凑合一下。

但是这种粗糙的方法，可以得到的长度数据还是相当准确的，误差可以到千分之一以下。甚至不是这个世界的测量工具能体现出来的。

这样就够了。

能得到一个精确度达到千分之一的测量工具，接下来张诚还能据此制作出一个计量精度达到秒级的钟摆，空间和时间都可以测量，这个世界就不再有秘密了。

在庭院里用重锤和立柱设置了一个简单的日晷。用了三天的时间，找到了正午的日影线，在日影线上又放置了两个标记柱，这样当正午时刻到的时候，日影刚好遮盖住两个标记柱。这就有了这次测量的原点。

记住这一天吧，这天是秦王政廿四年戊寅年十月五日。时间和长度被精确测量的第一天。

计划了所有工作，准备了干粮和水，甚至准备了便桶，张诚和母亲交代了接下来自己两天要在谷仓里做一点东西，要母亲在这两天内不能打扰自己，而且绝对不要碰触庭院中的那个日晷装置，就打开谷仓的门，坐在那个摆锤装置后面，等待正午的来临。

手边几块木板，一束炭条，就是记录用的工具。

日影落在了标记的位置，张诚放开已经拉起的摆锤，这个摆开始摆动。

秦王政廿四年十月五日正午。

张诚激动的用一块烧黑的木炭条在一块木板上写下这段文字。这种楷体字，在这个时代没有人能够认出。这是张诚在这个世界上的第一份实验报告。张诚觉得无论如何，这一刻都值得载入史册。

当然，这个试验的设计、这个试验的结论，对这个世界来说是不可理解的，必须作为高度机密将之封存。

但是，可以用另外的办法来记录或者重现这一实验。张诚想。

单摆摆动，到达摆动顶点的时候，铃铛发出叮的一响。

用铃铛的原因，而不是用视觉记录的原因，很简单，是因为家里并没有油灯之类的东西。夜晚根本看不到摆动的状况。

铃铛响2声，张诚念一个数。数够100，在木板上画一根线，五根线记录成一个正字。

这个试验非常枯燥，张诚不停的用一根尖木棍刺自己的大腿，让自己保持清醒。

实验永远是枯燥的。以前在实验室里，几天几夜熬一个实验等待数据出来，都是寻常事。只不过那个时代各种数据有自动记录装置，还有一些助手、研究生来帮助自己完成实验，自己只要看最后的结果或者图形就好。在这个时代，只能靠这样枯燥的记录。

虽然没有任何靠谱的尺度，张诚靠目测估算，这根摆锤线的长度大概不到2米。那么一个摆动周期大概要在不到3秒，100次摆动是5分钟，一个正字是25分钟左右，一昼夜大概要画不到100个的正字。张诚已经测试了自己在完全黑暗中，靠自己手指摸索在木板上写下正字而不重叠的方法。就坐在一个固定的位置上，记录这一切。

白天是没有任何问题的，夜晚是难熬的。整个实验是枯燥的，也是极为损耗精神的。好在张诚做了大量的自我建设，坚持到第二天太阳升起。

当摆动振幅开始变小的时候，张诚就用手拨弄一下摆锤，放到事先做好标记的位置，确保这个摆继续运动。虽然有手动去重新启动单摆的这个过程，但是在整个一昼夜超过2万次摆动的过程中，这几次用手矫正的时间可以忽略不计。

这也是这个试验的精确之处。只用了一个单摆，和一个太阳，得到可以接受的精度的计量单位！

当日影再次覆盖在地上的两个标记的时候，张诚念到了47。立刻在木板上写下47这个数字，然后开始数之前写下的那些正字。虽然有很多正字在夜里凭感觉写下，歪歪扭扭，但确实没有重叠和模糊。一共69个正字另3笔。简单算了一下，这一昼夜，摆动了次，四则运算得知，这个单摆的一个周期是2秒。小数点后4位，就已经足够精确了。

这根摆线的长度是15271米。

张诚在空白的木尺上，用小刀刻记了这根摆线的长度，并且记录下这个尺寸的数据。接下来只要调整摆线长度，重复这个试验，就可以找到一个准确的米尺的长度了。

因为自己实验耽误了几天，泥叫儿的制作就耽误下来了。好在现在调整了订单，这个月只要交出去500个泥叫就够了。压力并不大。利用空余时间，张诚用羊油给泥叫儿脱模，制作了一个模具，这样就更简单了。只要把揉好的泥团塞入模具，两片模子一压，一个泥叫儿就成型，然后把苇管从模具上的两个孔插进去，泥叫的音孔和音腔就自动成型，一压一插，几秒钟的事儿，剩下就只需要阴干、上色就可以了。

张诚还实验了一下，在院子一角垒一个泥灶烧纸泥叫儿，烧成的泥叫就变成陶器，更加结实耐用。

就叫“泥叫儿20”吧，张诚恶趣味的想着。

这个家庭小作坊，从纯手工业生产升级到了模具化生产。这是一大进步。

就不知道，商行能吃下多少了。

几天以后，张诚通过调整摆线长度的方法，最终得到了一根一米摆，现在不仅仅有了长度单位，张诚还非常准确的得到了一个一秒的时间长度。

只不过，这根摆线，还不足以制作出钟表来。