“方寸必争”
论科学中的单位

物理是研究（非生命）物质的特性及其彼此间如何互动的自然科学。好吧，其中有部分也属于化学的研究内容，不过这两个科学领域的边界原本就是流动的。要想理解宇宙中的物质，我们需要对其进行测量。有多少？某物有多重？在哪儿？有多大？花了多长时间形成？这些问题都可以通过测量来解决——当然了，有些情况下需要充足的预算。

我们测量的结果往往以数字形式呈现，而且结果都带着单位。举例来说，喝掉啤酒的整个过程需要花掉你7分钟的时间，那么“7”就是对应的数字，“分钟”则是单位。你还可以用其他时间单位，比如秒。1分钟等于60秒，因此你还可以说喝掉这杯啤酒花了你420秒的时间。这两种表述完全可以互换，不管用哪种都随你，看你或其他人习惯用哪种。就算你说自己只用了一百万分之0.1339个世纪干了这杯酒也没问题，尽管这么说没多大必要。

纵观人类历史，人们使用过的测量单位不计其数。在科学界，一些单位被视为测量的基础，我们用这些单位形容所有的物理量。它们组成了所谓的国际单位制（SI）。SI单位中最重要的三个，分别是长度单位米（m）、时间单位秒（s）和质量单位克（g）。另外四个是发光强度单位坎德拉（cd）、物质的量的单位摩尔（mol）、温度单位开尔文（K）和电流单位安培（A），其中本书会展开介绍的只有开尔文。所有其他用于衡量长度、时间和质量的单位都基于上述相关单位，只不过在它们的基础上加了特定的词头，如代表一千的“千”（k），代表一百万的“兆”（M），代表十亿的“千兆”（G）等等。若想表示这些单位的一部分，也是通过给基础单位加词头的形式来实现，如代表千分之一的“毫”（m），代表百万分之一的“微”（μ），代表十亿分之一的“纳”（n）。

这意味着我们可以用特定的单位来表示所有的物理量，而且很容易在单位之间进行转换——只需移动小数点便可：625纳米与0.625微米是一样的，以此类推。不过，我们来自不同的地方，所以可能习惯使用的单位也不同。这个换成英寸是多少？换成盎司是多少？写一本关于物理学的书时，这就成了我们要面对的一个问题：我们要用从科学角度来讲正确的单位吗？还是说要用那些大家都能轻松看明白的单位？

最后，我们决定采取折中的方案。针对大部分物理量，我们会使用SI单位……也不是全都用。因为就算欧洲科学家和使用公制单位的狂热支持者（作者兼具这两个身份）也会在他们的物理学文章中偶尔使用非SI单位。我们会用兆秒和千兆秒这样的词儿吗？当然不会啦，我们在研究中都用年和世纪。我们也不用千万亿米或百亿亿米，而会用光年和秒差距。

涉及核物理学的部分呢，大家都用埃格斯特朗（Ångström，简称“埃”，符号Å），1埃等于0.1纳米（为什么用它？直说了吧，因为瑞典语里的变音符很酷炫啊！）。

另外，对于我们日常生活领域中遇到的量，我们使用大家在日常生活中比较熟悉的公制单位，比如公里和厘米。对于特别大或者特别小的数字，我们则会使用SI单位（前文点明不用的情况除外），与大多数物理学文献中的说法保持一致。

我们努力做到尽可能少地在单位系统上增加复杂性，希望不会让大家产生困惑，而是更容易理解本书。

所以，请大家尽情享受科学吧，不管我们用的是什么单位！不过，万一你有看糊涂的地方，可以考虑求助单位转换网站。