В поисках метра

На протяжении всех тысячелетий нашей истории, пока люди торгуют или что-то строят, они пользуются разными мерами длины, объёма, массы (включая и массу драгметаллов в монетах). Понятно — все эти футы, локти, кувшины у всех разные, и поэтому всегда не оставляло ощущение, что тебя обманывают. Конечно, обманывают, не без этого, но не всегда прямо вот специально, просто уточнять нужно, каким именно футом или шекелем ты пользуешься

Будет 26 картинок.

В 1790 году, среди огня, насилия и отрубания голов Французской революции (на самом деле, всё пока ещё не совсем так страшно — основные ужасы будут чуть потом), маркиз де Кондорсе́ встретился с четырьмя своими научными бро: де Борда, Лапласом, Лагранжем и Монжем. И сказал им: «Вы знаете, что прямо сейчас нужно Франции? Метрическая система, парни!»

Самые первые попытки создать международные эталоны массы и длины ведут в 1790-й. И это было прекрасно. Объединённое Королевство, Соединённые Штаты и Франция, три страны, которые зачастую воевали между собой, объединились под мирными знамёнами науки, чтобы сделать жизнь всех легче.

Идея была простой: установить метром длину маятника с тактом (полупериодом) ровно в одну секунду. Вообще идея была не нова: ещё в 1660 году Лондонское королевское общество (то есть выдающийся мыслитель Джон Уилкинс, который сам в большой мере был этим Обществом) предложило использовать длину секундного маятника (маятника с периодом в 2 секунды) в качестве стандартной единицы длины. В 1675 году итальянский изобретатель Тито Ливио Бураттини как раз и название предложил специальное — метр. Однако идея не была поддержана в то время.

Вернёмся в 1790-й год. Всё бы у них получилось, и мир был бы счастлив, если бы не надоедливая наука. Видите ли, так как гравитация и центробежные силы отличаются в разных точках поверхности Земли, и таким образом длина маятника, требуемая для одного такта в одну секунду, не является одинаковой в разных местах. Это, кстати, было подтверждено более ранними опытами во время плаваний в Южную Америку в 1670-х годах. Следовательно, нужно выбрать некое базовое место, где будут проводиться все измерения, чтобы обеспечить надёжность и повторяемость.

Но поскольку человечество одержимо гордыней даже в самых обыденных вещах, каждая из трёх стран посчитала, что этим местом должна быть столица этой страны.
Не сумев договориться, Британия и Соединенные Штаты вышли из сделки, оставшись со своей имперской системой.

Это сообщение отредактировал hime - 31.10.2022 - 01:24

Но одна страна не сдалась, настолько движимая просвещением и разумом, что почти сделала их религией (реально, если кто не знал — и это почти получилось!). Это была Франция. Но сколько же это доставило хлопот, прежде чем у них получилось...

Не ограниченная более капризами своих бывших соратников, Франция остановилась на Париже, как на центре универсальной системы измерений Однако специальная комиссия, которой поручили разработку этой системы, решила не использовать идею секундного маятника, потому что сама секунда не являлась десятичной единицей времени.

Да-да, Франция также собиралась «удесятеричить» и время, но это отдельная история.

Вместо маятника комиссия установила метр как одну десятимиллионную расстояния от Северного полюса до экватора, если измерять это расстояние, проводя линию через Париж. Естественно, они не собирались измерять это расстояние полностью — до Северного полюса далеко, знаете ли, и холодно там. Вместо этого они решили использовать расстояние между более тёплыми местами — Дюнкерком и Барселоной, что составляет примерно одну десятую расстояния от Северного полюса до экватора.

Это сообщение отредактировал hime - 31.10.2022 - 01:24

Следует отметить, что длина Парижского меридиана уже была вычислена французским картографом Кассини де Тьюри в 1744 году (это не тот Кассини, в честь которого космический зонд назван, но тем не менее — фигура). Таким образом, новые измерения должны были по сути быть перепроверкой предыдущих результатов.

Фактически, когда Национальный Конвент определил метрическую систему в 1795 году, измерения Кассини, используемые для определения значения метра, были приняты как предварительные. Метр был определён как 443,44 линии до тех пор, пока Комиссия не сможет предоставить более точные значения. Ну по крайней мере, так они надеялись.

Для того, чтобы выполнить задачу (измерение расстояния от Дюнкерка до Барселоны), учёные использовали триангуляцию. То есть, измерив длину одной из сторон треугольника и значения всех углов, вы можете вычислить длины остальных сторон треугольника.

А построив последовательность треугольников из точки A в точку B, вы можете вычислить расстояние между этими точками.

Всё, что нам теперь нужно — это найти все указанные углы между удалёнными точками, используя инструмент «repeating circle» (теодолит). Как раз незадолго до этого, в 1784 году его изобрёл Этьен Ленуар, ассистент Жана-Шарля де Борда. Без сомнения, это была долгая и изнуряющая работа.

Эту задачу возложили на двух знаменитых французских математиков, Жана-Батиста Деламбра и Пьера-Франсуа Мешена. Работа началась в 1792 году.

Деламбру нужно было измерить расстояние от Родезского собора до Беффруа в Дюнкерке (бывшей колокольни церкви Святого Элигия). В свою очередь Мешену было поручено измерить расстояние от Родезского собора до крепости Монтжуик в Барселоне. В целом, по оценкам, это должно было занять два года. Но как у всех государственных проектов, этот срок был сильно превышен.

Вам может поначалу показаться, что задержка произошла из-за Деламбра, так как ему нужно было измерить расстояние в два раза большее, чем Мешену, а также потому что Деламбру приходилось испытывать все проблемы, находясь посреди кровавой революции. Также он испытывал серьёзные трудности из-за того, что простой народ считал его колдуном, чьи инструменты наводят чуму на их деревни.

Однако нет, настоящей причиной задержки был Мешен, который двигался в южном направлении. Частично это было из-за того, что он продвигался через цепь гор, известную как Пиринеи. Также, в отличие от Франции, эта часть Испании не была так хорошо исследована. Ну и чтобы этого было мало, после казни короля Людовика XVI, Франция объявила войну Испании 7 марта 1793 года, и как-то забыла об этом сообщить Мешену. В результате он был арестован.

Это сообщение отредактировал hime - 31.10.2022 - 01:42

В конце концов, в 1798 году, после шести лет работы, Деламбр и Мешен вернулись во Францию и вычислили, что метр равен 443,296 линии. Это было прилично меньше, чем предварительная оценка метра в 443,44 линии. Как бы то ни было, никто не перепроверял их результаты, и в 1799 году это новое значение было принято как точное, а также был изготовлен платиновый эталон.

Это сообщение отредактировал hime - 31.10.2022 - 01:27

Копии метра были рамещены в публичных местах, чтобы люди могли ими пользоваться.

Новоизбранный консул по имени Наполеон даже отметил: “Завоевания приходят и уходят, но эта работа останется”. По иронии, Наполеон отменит метрическую систему в 1812 году (не совсем, но немного покоцает использование).

Это сообщение отредактировал hime - 31.10.2022 - 01:15

Кроме того, несколько лет позже, в 1804 году, Мешен вернулся в Испанию для доделки задания, которое считалось завершённым. Почему так? Видите ли, пока Мешен был в заключении, он не тратил время понапрасну, а использовал это маленькое неудобство как возможность перепроверить свои результаты по измерению Барселоны. Однако его второй набор измерений не совпал с первым.

Ошибку он решил скрыть, но, как честного человека, чувство вины быстро одолело его, и в конце концов он решил ещё раз вернуться в Испанию, чтобы проверить свои измерения. Вместо этого он умер от жёлтой лихорадки.

Это сообщение отредактировал hime - 31.10.2022 - 01:27

После его смерти Делабмр изучил его записи и быстро выявил то, что попытался скрыть Мешен. Но вместо того, чтобы это обнародовать, он также предпочёл скрыть ошибку. Он оставил запись: «Я не рассказал публике того, что ей не положено знать. Я скрыл все эти детали, которые могут дискредитировать уверенность в результатах настолько важной миссии».

В результате данная ошибка добавила 2290 метров длине окружности Земли, таким образом уменьшив значение метра (по сравнению с нашим, который мы используем сейчас) на 0.23мм. Пичалька.

Самое «забавное» в этой истории то, что двое учёных потратили столько сил для достижения максимальной точности, чтобы в итоге в последний момент сдаться, произвольно выбрав набор цифр.

Однако даже предпосылка таких измерений была ошибочной. Поверхность Земли слишком неправильна для того, чтобы быть основой для точной метрической системы. И к счастью, в этом нет никакой проблемы.

Что на самом деле важно, это чтобы все согласились в том, что же есть метр. Будет он чуть длиннее или короче — нет никакой разницы. В этом смысле, они могли взять абсолютно любой отрезок и назвать его метром, таким образом избежав всех этих жутких трудностей.

В любом случае, несмотря на свою «неточность», этот метр стал основой метрической системы, и в течение 19 и 20 века он распространялся по разным странам, куда-то раньше, куда-то позже.

Что ещё интересно, третий президент Соединённых Штатов, Томас Джефферсон, попросил Францию поделиться эталонами. Франция согласилась и послала одного из учёных, Жозефа Домбе. Он был ботаником, исследователем и естествоиспытателем, с большим опытом длительных плаваний в ту же Южную Америку. Например, как-то он оказался главврачом в Консепсьон , Чили, во время вспышки холеры. Как бы то ни было, в 1793 году он отправился с эталонами с США. Сам он негативно относился к революции, и в Гваделупе, не поладив с революционным губернатором, был взят под стражу. Вскоре его освободили, чтобы вытурить восвояси, однако далее его корабль попал в шторм и был захвачен пиратами Карибского моря. Натурально, Джек Воробей (пардон, капитан Джек Воробей) захватил его, посадил в тюрьму в Монсеррат, где тот и скончался. В итоге эталоны не достигли Соединённых Штатов.