英制长度单位多根据人体尺寸。一英吋是成人拇指的长度，一英尺(foot)等于12英吋，这
是源自古罗马的单位，然而大多数人的拇指长度的12倍不等于脚掌长度，于是英王爱德华
二世在1324年把3颗大麦粒长度定为1吋，一英尺=36大麦粒长度。其他单位多是从生活中随
兴定义而来:英王亨利一世定义1码等于他鼻尖到食指指尖的长度;1英亩是一对公牛一天所
耕田地的面积;1英里是1罗马兵走1000大步的距离。各单位有不同历史背景，长时间累积下
来，单位间的换算十分麻烦，而且很不准确。
眼见大英帝国仗着日不落霸权推广难用的英制，拉瓦谢和拉格朗日等科学家向路易十六提
议建立公制，公制的基础来自科学而不是随兴乱定义，换算尽量以简明的十进制为基础。
国际度量衡局设在法国塞夫尔，各国要作仪器校准必须跟法国要公尺原器和公斤原器，所
以建立由法国领导的公制有助于宣扬法兰西国威，因此即便路易十六和拉瓦谢等人被砍头
，继位的拿破仑等人仍然继续推广公制，而各国为了国际贸易等需求也更愿意采用公制。
公尺原器于1799年由法国科学院用铂制成，后来于1889年又改进成用铂铱合金制成，公尺
定为0°C时该原器的长度;公斤原器也是由铂铱合金制成的圆柱体，存放于巴黎郊区的储藏
室内的保险箱。然而原器被拿来校准时会磨损，此外还会吸附空气中的灰尘，久了还是会
产生细微的形变和质量偏移，故各国的原器复制品要定期校准。
随着半导体技术的进步，国际度量衡局一度想制作超纯单晶硅球来取代铂铱原器(硅是人类
最能纯化的元素，可达99.999999999999%)。作成球可减少磨损，为此国际度量衡局请来蔡
斯公司的员工Achim Leistner制作各半径误差不超过0.3奈米的超圆球来定义公斤。然而硅
容易氧化，而且一颗造价320万美元，各国用起来仍不方便。
于是国际度量衡局改用物理定律定义单位，校准时使用Bryan Kibble于1975年发明的瓦特
秤，使用时将质量m的物体放在电磁托盘上，此时物体的重力mg等于托盘磁力，托盘磁力等于
磁感应强度*电流*电磁线圈总长度(安培定律)，接着让秤进入校准模式，取走重物让托盘
以速度V在磁场中作等速运动，这时线圈中的感应电压=磁感应强度*电磁线圈总长度*V(法
拉第定律)，两公式换算后得到质量m=感应电压*电流/(V*g)，此公式中，难测量的磁感应
强度和线圈长度被消掉，剩下的物理量换算成的质量，其精度可达亿分之一。
国际度量衡大会于是宣布新定义于2019年5月20日(《米制公约》144周年)生效。新制彻底
淘汰公尺和公斤原器，国际度量衡局先固定物理常数的数值，再由物理常数和物理公式定
义所有单位。
公尺和秒:爱因斯坦提出相对论后，经过做过无数次测量，人类发现光速是宇宙中最恒定的
数值，于是科学家改由光速定义公尺。首先定光速为每秒299792458公尺，另外因为铯原子
钟的精度已经提升到300万年只误差一秒，故定义铯133原子在基态下的两个超精细能级间
跃迁所对应的辐射频率为9192631770赫兹，一秒由频率倒数得出，一米可由光速=频率*波
长换算得出。
公斤:先定义普朗克常数h为6.62607015×10^-34，再由相对论中的E=mc^2和量子力学中的
E=h*频率两个公式进行换算，一公斤等于与频率总和为1.356392489652*10^50赫兹的光子
含有相同能量的物体的静止质量。
安培:先定义一颗电子的电量为1.602176634×10^-19库仑，1 安培等于每秒 6.242×10^18
个电子流过导体横截面。
克尔文:先定义波兹曼常数k为1.380649×10^-23，E=k*温度，故1克尔文是使1颗粒子具有
1.380649×10^-23 焦耳平均动能所需的温度增量。
莫耳:不再用12公克碳定义一莫耳，直接定义一莫耳原子数(亚佛加厥数)=6.02214076×
10^23。