可测量，才可管理。从超市到科学，这句谚语贯穿于我们的社会。一直都是如此：所有古代文化似乎都发明了测量距离、重量、体积、面积和时间的单位体系。历史上充满了现已过时的测量单位：蒲式耳、肘尺、链、路得、英担，等等。
毫不奇怪，测量是一门精密科学。任何单位体系都必须基于人人都可接受并且易于掌握的标准单位。因此，它们经常以人体为基础，比如1肘尺就是从肘部到中指指尖的距离。我们仍然在使用这样得来的单位，比如英尺（foot）和手宽（hand）。
另一种办法是使用相对齐一的自然现象。例如，角豆被用来称宝石，最终演变成了克拉。[4]
这些单位在一定程度上是有用的，但终究还是太易变。因此，标准渐渐被写在石头或金属上，并且储藏在像雅典卫城那样的政府建筑中。在那里你可以看到对一指或一匙等单位的标准定义。
革命性的计量单位
现代计量学诞生于法国大革命的风暴中。革命领袖们渴望建立一种新的民族认同，扫除旧制度的所有遗迹，包括不合理的度量衡。于是便出现了简洁有序的公制。
最早的公制只包括两个单位：千克和米。千克被定义为1升水在融冰温度时的质量，这立刻与米联系起来（1升是边长为10厘米的立方体的体积）。
米被定义为从北极到赤道距离的一千万分之一。显然，确定这段距离的实际长度绝非易事。攀爬从敦刻尔克到巴塞罗那的教堂塔楼，对它们之间的距离进行三角测量，观测北极星的位置，从而算出北极到赤道的距离，总共花了七年时间。
这两个单位后来都以金属的形式被珍藏：一个1千克重的铂质圆柱体和一根1米长的铂棒。
这是当时设计最为精确和科学的单位体系，但它仍然依赖于可变的量。在1875年米被接受为国际标准之前，有人曾抱怨这个单位过于模糊。例如，物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦就提出，根据地球尺寸定义的单位有内在的不稳定性，因为地球表面在不断变化。
19世纪70年代，美国数学家查尔斯·桑德斯·皮尔士提出了一个重要洞见：米可以用光的波长来定义。这启发人们把测量建立在基本自然常数的基础之上。由这粒小小的种子衍生出了今天的科学测量体系——国际单位制，即通常所说的SI。
手指、肘和杆
一肘尺是从肘部到中指指尖的距离。
杆是一个5.5码长，用来测量面积的单位。一英亩等于160平方杆。
但这要花时间。直到1960年，计量单位的守护者们才最终采取行动。他们放弃了铂棒，代之以基于氪-86原子的发射谱所确定的米。到了1983年，它又被一种新的定义所取代：米被定义为光在1/299792458秒内走过的距离。
1960年还诞生了国际单位制。除米以外，它还为千克、秒、开尔文、安培、摩尔和坎德拉（发光强度单位）等六种“基本单位”定义了国际标准。这些基本单位可以组合产生所有其他测量单位，比如焦耳、赫兹、瓦特和欧姆。如此命名的“导出单位”共有20种。
但测量学的问题并未就此结束。在七种基本单位中，有五种的定义仍然不能令人满意。例如，“秒”与地球的旋转相关联，而后者会有轻微变化。这个问题在1967年得到解决，但其他四种单位仍然成问题。如果国际单位制是一个人，你会说他有体重问题，长了一颗令人尴尬的痣（mole，指摩尔），体温不健康，明显缺乏活力。
这是一个严重的问题。测量单位必须对任何人都是一样的，无论你是谁，身在哪里，在买菜还是在研究粒子。没有一种普遍的单位制会导致灾难，比如，1999年美国航空航天局就曾因为混淆了英制和公制而损失了一颗价值1.25亿美元的火星气象卫星。
问题最严重的是千克，它现在仍然由一个物体来定义——19世纪70年代铸造的一个铂铱合金圆柱体。
同时铸造的还有大约40件复制品。其中一些保存在巴黎附近赛夫勒的国际计量局总部，其余则存放在世界各地的标准实验室。它们偶尔会被相互比较一下。1949年，计量学家们发现，原件与它的复制品们已经有了50微克左右的偏差，这个数值大得令人尴尬。1989年他们又检查了一遍，问题依然存在。
无法完成的测量
国际单位制中定义最不精确的是电流的单位——安培。“真空中相距1米的两根无限长且圆截面可忽略的平行直导线内通过一恒定电流，当每米导线上所承受的作用力等于2×10-7牛顿时，各导线中通过的电流为1安培。”看懂了吗？看不懂也没关系：反正这种测量也无法完成。到哪里去找无限长的导线呢？
永远不变
千克问题波及了摩尔，这是化学家们用来测量物质的量的单位。它被定义为0.012千克碳12中的原子数。唉！
温度的单位开尔文也有问题。它被定义为0.01摄氏度的1/273.16，0.01摄氏度是净化后的海水的三相点，水的气、液、固三态在那一点可以共存。在大多数情况下这都是可行的，但出于技术原因，非常高或非常低的温度难以测量。安培甚至有更严重的问题。
计量学家们很清楚这些问题，他们忙着把所有基本单位同不变的自然常数联系在一起。如果改组最终完成，有史以来测量单位将第一次拥有严格的基础。
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