数学史专题
法国大革命标志着与过去传统的决裂,许多人提出了新的开端。特别是那些领导革命的人想要废除现有的以基督教日期为基础的历法,并引入一种纯粹基于世俗考虑的新历法。第一个问题是选择历法开始的日期——哪一天应被定为第1年的第1天?有人提议1789年7月14日,即巴士底狱陷落的那一天,而另一个提议是1789年1月1日。后一种想法是历法应从革命之年的第一天开始。然而,拉朗德提议1792年9月22日,即法兰西共和国成立的那一天,并且巧合的是,这一天恰逢秋分。拉朗德的提议被Gilbert Romme采纳,他是一位受过训练数学家,后来成为政治家,并且是拉朗德的朋友。Romme说:
因此,太阳同时照亮了两极,并依次照亮了整个地球,就在同一天,自由之火第一次以其全部的纯洁照耀在法兰西民族身上,这火焰总有一天必将照亮全人类。
当然,没有什么能改变一年有365天这一事实——即使是法国大革命也不能!所以新年仍然必须有365天(闰年366天)。它被分为12个月,每月30天。当然,这留下了5天,被宣布为假日。在闰年,有六天额外的假日。拉朗德提议将十二个月各分为三个星期,每星期十天。拉朗德写道:
共和国的任何创举都比不上这个更能打破神父对他们迷信受骗者的控制。
现在拉朗德意识到人们可能不会喜欢十天一周,所以他通过插入一个周中假日来缓解提案被接受的问题。新历法被接受,并于1793年秋天,即第二年开始时生效。
但第二项提议建议进行更进一步的改变。1795年11月1日(新历雾月11日),通过了一项法律,要求制造白天十小时、每小时100分钟、每分钟100秒的时钟。还引入了角度的公制系统,一整圈为400度(直角为100度)。现在地球每小时旋转40度,并且由于米被设计为四分之一子午线为1000万米,每一纬度将长100公里。这当然是一个理性的系统,但它的引入将需要更换所有手表、所有时钟、所有三角函数表、所有图表等。尼古拉·德·孔多塞提议,应使用失业的假发制造商团队来用新单位重新计算新的数学表。人们可能会问,为什么假发制造商失业了?嗯,他们曾被贵族雇用,而大革命后贵族不再需要他们的服务了!
皮埃尔·西蒙·拉普拉斯热情高涨,并将他的手表转换为新时间。他的五卷本巨著Traité de Mécanique CélesteⓉ(《天体力学论》),其中前两卷于1799年出版,就是用新的时间和角度单位写成的。然而,皮埃尔·西蒙·拉普拉斯是少数对时间和角度单位的改变抱有热情的人之一。关于时间和角度十进制化的提议根本没有流行起来,尽管历法一直使用到1806年1月1日,当时法国历法恢复旧制。这是拿破仑·波拿巴的政治举措,他认为让教会站在自己一边更好。他说服元老院在他加冕为皇帝之前废除了新历法。当然,这一改变是出于科学原因,因此废除这些改变也需要科学支持。皮埃尔·西蒙·拉普拉斯,现在是一名元老院议员,声称新历法有科学缺陷,应该废除。
尽管旧的时间和角度单位在19世纪的法国仍继续使用,许多法国科学家仍然认为法国,并最终全世界,应该采用更理性的单位。1884年,在美国华盛顿举行了一次国际会议,目的是选择一条国际公认的本初子午线。会议决定采用通过格林尼治的线作为零度线,并非出于科学或政治原因,而是纯粹出于经济原因,因为全世界百分之七十的航运已经使用基于格林尼治零度线的英国海图。法国人意识到任何以巴黎为零度线的提议都不可能被接受,因此强烈主张零度线应该是一条不穿越任何国家的线,从而保持中立。最终,尽管法国代表团表现强劲,几乎一致的选择是通过格林尼治的零度线,但至少部分为了减轻对法国的打击,华盛顿会议通过了一项相当模糊的决议,希望恢复对时间和角度十进制化的研究。
继华盛顿会议的“希望”之后,法国的经度局于1897年2月成立了一个委员会,其职责是确定法国是否应从传统的时间和角度单位转向更合理的单位。儒勒·昂利·庞加莱被任命为委员会秘书。其他成员包括工程师、船长、铁路代表和天文学家,都是对实际时间和角度单位有严重关切的人。工程师让-克劳迪·波桂 de la Grye清楚地表达了上述早期十进制化尝试所遇到的问题:
米制之所以成功,是因为它最简单,并且终结了地方度量衡中名副其实的混乱;时间的十进制化和圆周的十进制化之所以失败,是因为全世界都使用同样的度量,而这些提议恰恰因为缺乏统一性而犯下错误。
关于最佳体系有过激烈的讨论。在时间单位上达成了相当程度的一致,有人提议保留24小时,但每小时应包含100分钟,每分钟100秒。但在角度上达成的一致要少得多。一些人支持圆周为400百分度(grads,这是新提议的角度单位名称)。另一些人支持240百分度,因为这最契合一天24小时。当然,时间和角度之间有很强的联系,因为地球一天旋转一周,事实上用这些单位就是每小时10百分度。也有人支持把圆分成360份(传统的度),但随后把度的细分十进制化。还有一组人支持把圆分成100份,一些人支持分成200份。
儒勒·昂利·庞加莱制作了一个表格,显示了转换三种不同量所需的因子:角度到时间;旧角度测量到新角度测量;以及圆的部分到grad。他的表格于1897年4月7日提交给委员会,忽略了因子中的10的幂(因为乘以或除以10不需要努力)。只有每圆400 grad满足转换从不要求乘以两位数的标准。儒勒·昂利·庞加莱建议,这使其成为最实际的选择。然而,委员会的报告遭到了海军人员的强烈抗议。海图、年鉴和导航表将不得不改变。所有仪器如时钟、手表、经纬仪、六分仪都将过时。物理学家也反对报告,指出电学单位基于传统时间单位,因此安培、伏特、欧姆和瓦特将不得不改变。物理仪器将过时,并将产生巨大费用。
1900年7月,报告被放弃。法国政府看到其咨询的每个国家都对其想法怀有敌意。因此,它通知经度局,国家不会支持委员会报告中提议的改革。推动十进制时间和角度的努力就此结束。