有一个畸形的男子建造了一幢歪斜的房子。
——童谣
19世纪下半叶，工程师、实业家和科学家们被专门的单位和量度大量涌现弄得不知所措。工业革命促进了每一个可想像的行业的加速发展。制造业、机械加工业、测量业、设计业、建筑业——这些都是当时盛行的行业，它们引发出越来越多的单位。
在科学会堂里，标准长度和质量的实物对于纯粹主义者来说也不是完全令人满意的。每次在人们用专门的钳子来处理标准质量时，它们的质量总会有极微小的变化。当原子从物体的表面蒸发掉或在大气中沉积上尘埃时，它们就会有轻微的变化。它们实际上不是恒定不变的。[18]它们也不是普适的。设想我们接收到从另一个行星上的一位工程师发来的信号，询问我们有多大。发送一个用米或千克表示的答案是没用的，而且对这个老一套的回答作出的反应可见也无济于事。“它们是什么？”即告诉我们地球外的相应人员，它们就是保存在巴黎玻璃容器中的物体。不幸的是，对普适标准的追求已经有了一些既不标准又非普适的例子。
在科学范围内，合理化的推动力来自电学和磁学的研究。不同的科学家群体采用不同的单位系统，它们与质量、长度、时间和温度的传统米制单位有不同的关系。
瑞利爵士(1)和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James C. Maxwell）对这些问题作出了第一个普遍性的回答。1870年，麦克斯韦在就任英国科学促进协会主席时，作了一次演讲，提倡引入不与特殊物体连在一起的标准，而像标准米[19]或标准千克的原样均要保存于特殊条件之中。因为像这类标准实际上从来不是绝对不变的。巴黎的标准质量一直都会失去或获得分子。关于时间的计量，如用地球的自转来规定天数，或以地球绕日轨道来确定年份，它们同样不是绝对不变的。由于地球自转变慢，以及我们的绕日环行发生变化，而使这些标准很缓慢地变化。它们也许可以用超出与人有关的术语来定义，但不能成为终极标准的候选者。麦克斯韦曾花费很多时间研究气体中分子的行为，并且对每一个氢分子与其他所有氢分子一模一样有非常深刻的印象。这种情况与处理大的、每一件都不相同的平常的物体有极大的差异。麦克斯韦看到了利用分子的同一性来绝对地规定标准的机会。(www.xing528.com)
然而，毕竟，我们的地球的尺寸和它的自转时间虽然相对于我们现有的比较方法是非常持久的，但从任何物理学的必然性来说并非如此。地球可能由于变冷而收缩，或者由于地表上坠落了一层陨石而变大，或者地球的自转速度可能会缓慢地松弛，然而它会像以前一样继续成为一颗行星。
但是，一个分子，比方说氢分子，如果它的质量或它振动的时间发生变化的话，就不再是一个氢分子了。
因此，如果我们希望获得绝对永久的长度、时间和质量的标准，我们就不应该在我们行星的大小、运动或质量上寻找这些标准，而应在这些不朽的、不可改变的和完全相似的分子[即原子]的波长、振动周期和绝对质量上去寻找。[20]
麦克斯韦对分子特别感兴趣有许多哲学上的目的。他认识到我们看到的周围所有物体存在着大量相同的建筑砌块（建筑砌块意指分子）的意义。如果我们任意取一块纯铁，它是由一组相同的铁分子组成的。这些分子以相同的形态存在这一事实就是这个世界显著的特点。麦克斯韦将这个不变性与查尔斯·达尔文的自然选择进化论所预言的生物的可变性和进化作了对比。麦克斯韦指出大自然的分子是不会受到挑选、适应或变异的实体。他的挑战是要找到一种利用这种不变异性和普适性的方法，利用这种方法来规定我们的计量单位。这样我们就能够摆脱由人类便利的必要性所带来的偏见，朝着物理学真实的深层的不变性前进。
1905年，热的镉原子所发射的红光[21]第一次被用作测定长度的标准，由此规定的长度单位叫做埃（记为1Å，等于10-10米）。镉光的一个波长等于6 438.469 6Å。这是关键的一步，因为它是第一次利用普适的大自然常数的特性来确定长度的标准。镉所发射的光的波长[22]仅仅由大自然的常数决定。如果我们要告诉地球外的物理学家我们的个头大小，我们可以这样说，180亿个红色镉光的波长。[23]
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