第72章 度量衡的战争:朕的一米,就是天下的尺度
实验结束后的第三天,少府工坊。
嬴政站在一台刚刚组装完成的蒸汽机前,眉头紧锁。
这台蒸汽机是墨家弟子们按照王建国提供的图纸,花了半个月时间精心打造的。气缸用精铁铸造,活塞用黄铜制作,连杆用熟铁锻造,连密封圈都用了上好的杜仲胶。
按理说,应该能够正常运转。
但此刻,这台蒸汽机却像是一个病入膏肓的老人,发出断断续续的"呼哧"声,活塞上下运动得极其缓慢,而且从气缸的接缝处不断有白色蒸汽泄漏出来,发出"嘶嘶"的声响。
"陛下。"墨家巨子跪在一旁,脸上写满了羞愧,"这已经是第三台了。前两台要么活塞卡死,要么连杆断裂。这一台虽然能动,但……但总是漏气。"
嬴政走到蒸汽机前,伸手想去摸一下气缸的接缝处,结果刚靠近就被一股滚烫的蒸汽喷在手上,烫得他立刻缩了回来。
"嘶——"嬴政看着手背上被烫红的地方,脸色阴沉得能滴出水来。
"为什么会漏气?"
墨家巨子战战兢兢地从地上爬起来,从旁边的工具台上拿起两个零件:"陛下请看,这是气缸盖,这是活塞。按照图纸,它们应该严丝合缝,但……"
他用力把活塞往气缸盖里塞,但活塞明显比气缸盖小了一圈,中间留出一道明显的缝隙。
"这是怎么回事?"嬴政的眉头皱得更紧了。
"回陛下,问题出在尺子上。"墨家巨子苦着脸,"我们用的尺子,是从齐国旧地运来的。而负责铸造活塞的工匠,用的是楚国的尺子。负责铸造气缸的工匠,用的是赵国的尺子。"
"虽然图纸上标注的尺寸是一样的,但实际做出来的零件,大小却不一样。"
嬴政愣住了。
统一度量衡,他早在统一六国后就下令了。但显然,在六国旧地,这个政令执行得并不彻底。各地的工匠,依然在用自己习惯的尺子。
"小G。"嬴政在心中问道,"这个问题,你怎么看?"
【陛下,这是典型的"标准不统一"问题。】
【在工业化生产中,零件的尺寸必须精确到毫米级别。如果标准不统一,就会出现"公差累积",导致零件无法装配。】
【您需要建立一套全国统一的度量衡标准,并且强制执行。】
【而且,这个标准,必须是可以精确复制的,不能依赖于某个人的"手感"或者某个物体的"长度"。】
"可以精确复制的标准?"嬴政若有所思。
【比如,您可以用地球子午线的长度来定义"米",或者用单摆的周期来定义时间单位。】
【但最简单的方法,是制作一个"原器"——一个标准的长度单位,然后精确复制它,分发到全国各地。】
嬴政点了点头。
这个思路,他理解了。
但问题是,用什么来制作这个"原器"?用什么来定义"一米"?
"传王建国。"嬴政对身后的赵高说道。
……
半个时辰后,咸阳宫,偏殿。
嬴政坐在案几后,面前摆着三把尺子。
一把是秦国的标准尺,一把是齐国的尺子,一把是楚国的尺子。
虽然都叫"尺",但长度却明显不一样。秦国的尺最短,齐国的尺最长,楚国的尺在中间。
王建国站在一旁,看着这三把尺子,心中了然。
"陛下,这个问题确实需要解决。"王建国说道,"在工业化生产中,标准化是基础。没有统一的标准,就不可能实现大规模生产。"
"那你说,应该怎么定义这个标准?"嬴政问道。
王建国想了想,说道:"在科学上,我们通常用自然常数来定义单位。比如,可以用地球子午线的长度来定义'米'——如果把地球从北极到南极的子午线分成四千万份,每一份就是一米。"
"地球子午线?"嬴政挑了挑眉,"测量那东西需要多长时间?"
"呃……"王建国挠了挠头,"以现在的技术,可能需要几十年。"
"几十年?"嬴政冷笑一声,"朕等不了那么久。"
他站起身,走到墙边,从墙上取下了一把青铜剑。
那是一把修长的青铜剑,剑身光滑如镜,剑刃锋利无比。剑柄上刻着"定秦"两个篆字。
"王建国,你看这把剑。"嬴政举起剑,"这把剑是朕登基时,由大秦最好的铸剑师,用最精纯的青铜铸造的。它的长度,从剑尖到剑柄,正好是三尺。"
"既然已经有了标准尺,为什么还会出现尺寸不统一的问题?"王建国有些不解。
"因为,各地的工匠,不信任朝廷的标准尺。"嬴政冷笑一声,"他们更相信自己的'手感',或者祖传的尺子。而且,即使有了标准尺,复制的时候也会出现误差。一把尺子复制十次,可能就会差出几分。"
王建国明白了。
在没有精密测量工具的时代,复制标准尺时确实会出现误差,而且这种误差会累积。
"那您打算怎么办?"
嬴政看着手中的剑,眼中闪过一丝精光:"朕想,既然复制尺子会有误差,那就不复制了。"
"朕的这把剑,就是标准。"嬴政把剑横在胸前,"朕的剑长,就是三尺。朕的一尺,就是天下的尺度。"
"从今天起,所有工匠,都必须用这把剑来校准自己的尺子。凡是与这把剑长度不符的尺子,一律销毁。"
王建国愣住了。
这个方法确实简单粗暴,但问题是,这把剑只有一把,总不能全国所有的工匠都跑到咸阳来校准吧?
"陛下,这个方法虽然直接,但……"王建国犹豫了一下,"全国那么多工匠,总不能都跑到咸阳来吧?"
"当然不能。"嬴政摇了摇头,"所以,朕需要你帮忙,制作一个可以精确复制的标准器。"
"标准器?"
"对。"嬴政把剑递给王建国,"你来自未来,应该知道如何制作这种东西。朕要的是一个标准,可以复制,可以分发,而且不会因为复制而产生误差。"
王建国接过剑,仔细看了看。
"陛下,在科学上,我们通常用金属来制作标准器。比如,可以用铂铱合金制作一个标准的'米原器',它非常稳定,不会因为温度、湿度等因素而改变长度。"
"铂铱合金?"嬴政挑了挑眉,"那是什么?"
"是一种非常稀有的金属合金,极其稳定。"王建国解释,"不过,在大秦可能很难找到铂和铱。我们可以先用青铜制作临时标准器,等以后有了更合适的材料再替换。"
"好。"嬴政点了点头,"就按你说的办。需要什么材料,朕让赵高去准备。"
"不过,在标准器制作出来之前,朕的这把剑,就是临时标准。"
嬴政看向站在一旁的赵高:"赵高,传朕旨意。从今日起,所有工匠的尺子,都必须用这把剑来校准。凡是与这把剑长度不符的尺子,一律折断。朕会派人到全国各地检查,发现不符合标准的,不仅尺子要折断,工匠也要受罚。"
"是,陛下。"赵高赶紧躬身领命,心中却在想:又要得罪人了。
"还有。"嬴政继续说道,"王建国说需要铂和铱来制作标准器,你去想办法找这些稀有金属。"
"铂?铱?"赵高愣了一下,"陛下,这是……"
"就是用来制作标准器的稀有金属。"王建国解释道,"铂是一种银白色的金属,非常稀有。铱也是类似的金属,极其稳定。"
赵高的眼睛突然亮了起来。
稀有金属?用来制作标准器?
在他看来,这种东西,一定是什么神奇的宝物,说不定可以用来炼制长生不老的金丹!
"陛下!"赵高突然跪了下来,声音激动得发颤,"奴婢明白了!奴婢这就去寻访天下方士,寻找这些神金!这些神金,一定能帮陛下炼制出长生不老的仙丹!"
嬴政和王建国都愣住了。
嬴政忍不住揉了揉太阳穴:"赵高,你想多了。这只是一些普通的金属,用来制作标准器的,不是用来炼药的。"
"可是……"赵高还想说什么,但看到嬴政那不善的眼神,赶紧闭嘴了,"是,陛下。奴婢这就去找这些……金属。"
"记住,是金属,不是仙药材料。"嬴政强调道。
"是,是。"赵高连连点头,但心中依然在琢磨:说不定真的是什么神金呢?等找到后,我一定要先尝一点试试……
……
次日清晨,咸阳城,市集。
一个卖米的商贩,正满头大汗地解释着什么。
"官爷,小的这秤,真的是标准的!"商贩指着自己的秤,声音颤抖,"小的用了十几年了,从来没有出过差错!"
负责检查的官吏冷笑一声:"标准?那好,你把这秤,和陛下的标准秤比一比。"
他拿出一把标准的秤,放在商贩面前。
商贩看了一眼,脸色顿时变得惨白。
因为,他的秤明显比标准秤要轻。这意味着,他一直在用缺斤少两的方式欺骗顾客。
"官爷,小的……小的真的不知道啊!"商贩跪在地上,痛哭流涕,"小的这秤,是祖传的!小的以为,这就是标准啊!"
"祖传的?"官吏冷笑一声,"那好,既然你用了十几年,那你就去听'误差分析'课吧。"
"误差分析?"商贩愣住了。
"对。"官吏点了点头,"这是陛下新设的课程,专门教你们这些商贩,如何正确使用度量衡,如何避免误差。而且,这是强制性的。凡是发现缺斤少两的商贩,都必须去听课。听完了,还要考试。考试不合格,就不能再做生意。"
商贩彻底绝望了。
他没想到,自己用了十几年的秤,竟然是错的。而且,现在不仅要被罚,还要去听课,还要考试。
"官爷,小的……小的能不能不去?"商贩哀求道。
"不去?"官吏冷笑一声,"可以。那你就别做生意了。"
商贩彻底崩溃了。
……
同一时间,咸阳城外,一处冶炼工坊。
赵高正站在一个炉子前,看着里面正在熔炼的各种金属。
"都找齐了吗?"赵高问身边的工匠。
"回大人,您要的那些金属,我们找了很久。"工匠小心翼翼地说道,"铂我们找到了一些,但铱……我们翻遍了整个大秦,只找到一点点。"
"一点点是多少?"赵高皱起眉头。
"大概……大概只有指甲盖那么大。"工匠比划了一下,"而且纯度还很低。"
赵高叹了口气。
看来,要制作那种神奇的标准器,确实不容易。
不过,王建国说了,可以先用青铜制作临时标准器。
"那就先用青铜吧。"赵高对工匠说道,"按照王先生的要求,制作标准器。记住,精度要高,误差不能超过……多少来着?"
"回大人,王先生说,误差不能超过0.01毫米。"工匠回答。
"0.01毫米?"赵高愣住了,"那是什么东西?"
"就是……非常非常小的误差。"工匠也不知道怎么解释,"大概就是一根头发丝的十分之一那么细。"
赵高倒吸一口凉气。
一根头发丝的十分之一?
这也太精确了吧?
这种精度,真的能做到吗?
……
傍晚,大秦科学院,王建国的办公室。
王建国正在绘制标准器的设计图。
按照他的计划,标准器应该是一个长条形的青铜块,长度正好是一米(相当于大秦的三尺),两端有精确的刻度线,表面要经过精细打磨,确保平整度。
制作过程需要极高的精度,每一道工序都要严格把关。
"王先生。"一个学生走过来,手里拿着一份报告,"这是关于重量单位的统一方案,您看看。"
王建国接过报告,仔细看了看。
报告提出,用一升水的重量来定义"千克",然后制作标准的砝码,分发到全国各地。
"这个方法需要改进。"王建国说道,"我们需要定义一个标准的温度。比如,在四度的时候,一升水的重量就是一千克。因为在四度的时候,水的密度最大,定义会更准确。"
"四度?"学生有些不解,"为什么是四度?"
"这是水的物理性质。"王建国解释,"水在四度的时候密度最大,这是一个稳定的物理常数。"
"明白了。"学生点了点头,"那我去修改方案。"
王建国继续埋头绘制图纸,心中却在思考另一个问题。
统一度量衡,不仅仅是统一长度单位,还要统一重量单位、容量单位等等。
而且,这些单位之间,还需要有明确的换算关系。
比如,一尺等于十寸,一寸等于十分。
一石等于十斗,一斗等于十升。
这些换算关系,必须在全国范围内统一。
否则,即使长度统一了,重量和容量不统一,还是会出现问题。
"看来,这工作量不小啊。"王建国苦笑一声。
……
深夜,咸阳宫,书房。
嬴政坐在案几后,看着面前的一份奏章。
这是李斯呈上来的,关于统一度量衡的进展报告。
报告显示,仅仅一天时间,咸阳城内,就有三百多把不符合标准的尺子被折断,五十多个商贩因为缺斤少两被强制去听课。
而且,这个数字还在不断增加。
"小G。"嬴政在心中问道,"你觉得,这样做,会不会太激进了?"
【陛下,从长远来看,统一度量衡是必须的。但短期内,确实会引起一些反弹。】
【不过,您已经开了个好头。只要坚持下去,用不了几年,大秦的度量衡标准就会彻底统一。】
【而且,随着标准化生产的推进,大秦的工业化水平,也会得到显著提升。】
嬴政点了点头。
确实,这个过程可能会有些痛苦,但这是必须的。
没有统一的标准,就不可能有工业化。
没有工业化,大秦就不可能真正强大。
更重要的是,这个过程,会让大秦的工匠们,从"差不多"的思维,转变为"零误差"的思维。
这,才是真正的进步。
……
次日清晨,少府工坊。
一个年轻的工匠,正在用嬴政的剑校准自己刚刚制作的尺子。
他仔细比对着,发现尺子比剑短了一点点。
只有一点点,大概就是一根头发丝的粗细。
如果是以前,他可能会说:"差不多就行了。"
但现在,不行。
因为,他亲眼看到了,就是因为这一点点误差,导致蒸汽机的零件无法装配,导致整台机器无法正常工作。
"差不多",在工业化生产中,就是不行。
他拿起锉刀,开始一点一点地修整尺子。
精确,再精确,直到零误差。
这就是工业化的要求。
这就是科学的要求。
......
少府兵工厂,甲字号车间。
公输槐拿着一把崭新的、刻度精准的游标卡尺,小心翼翼地测量着一颗新造出来的螺母。
“三点……一四……一五……”他嘴里念叨着,满头大汗。
“啪嗒。”
螺母顺滑地旋进了螺栓,严丝合缝,如同天造地设的一对。没有一丝晃动,也没有一丝阻滞。
随着蒸汽阀门的打开,那台重新组装过的蒸汽机发出了一声低沉而有力的轰鸣。
“轰——隆——隆——”
活塞平稳地往复运动,巨大的飞轮开始旋转,且越转越快,却没有丝毫的漏气声。
公输槐呆呆地看着这一幕,眼泪突然流了下来。他摸着那冰冷的机器,仿佛摸着某种有生命的神迹。
“美啊……”他喃喃自语,“原来这就是王大人说的……工业之美。”
在他身后,王建国看着这一幕,在笔记本上写下了一行字:
秦王政三十六年,秋。大秦告别了“匠人时代”,正式迈入了“工业标准时代”。虽然只是迈出了一小步,但这一步的距离,是标准的“一米”。
【检测到文明等级提升。解锁新科技树分支:基础物理学与化学定性分析。】
【下一阶段任务建议:光有标准还不够,还得让这群榆木脑袋学会怎么用脑子控制这些标准。建议开启“控制变量法”教学。】
王建国合上笔记本,看着满车间欢呼的工匠,轻轻叹了口气:“路漫漫其修远兮,接下来,该教他们怎么做实验了。”
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