Voici le top 10 des points de repère dans l’histoire des mesures



Dans aucun domaine de la science, le fossé entre appréciation et importance n’est aussi large que pour la métrologie.

Ce n’est pas sur la météo. La métrologie est la science de la mesure. Elle a une histoire plus longue que les sciences modernes enseignées à l’école et est essentielle à l’utilité et au pouvoir de toutes les sciences. Sans métrologie, il n’y aurait pas de voyages sur la Lune, pas de médecine moderne, pas de voitures autonomes, pas d’analyses de baseball et pas de prévisions météorologiques convenables. (Bien, parfois il est question de temps.) Et même sans la science, la métrologie a fait ses preuves depuis des millénaires au service du commerce et du commerce, en veillant à ce que les poids et les volumes de produits et d'autres produits puissent être normalisés plus difficile pour les fraudeurs.

Le 20 mai marque le point culminant de la longue histoire de la métrologie, avec l’adoption officielle de nouvelles définitions pour certaines des unités de mesure les plus importantes de la science, notamment le kilogramme, la mesure standard de la masse. Ces modifications reflètent les révisions du Le Système International d’Unités (ou SI), la version moderne du système métrique. Tel que supervisé par le, SI est basé sur sept unités «fondamentales» à partir desquelles d'autres unités de mesure sont dérivées. Outre le kilogramme, les unités de base nouvellement définies comprennent le kelvin (pour la température), l’ampère (courant électrique) et la mole (quantité de matériau). Inchangé sont la seconde (heure), le mètre (longueur) et la candela (intensité lumineuse).

Cette dernière refonte de l’IS représente un progrès scientifique, mais ce n’est que le dernier des monuments historiques de la métrologie. Il y en a trop à énumérer, mais ce n’est pas une raison pour ne pas compter les 10 moments les plus importants de la métrologie de tous les temps (ou du moins aussi longtemps que le temps a été mesuré).

10. Invention des unités anatomiques (il y a longtemps)

Les unités basées sur l'anatomie ont pris naissance dans les premières civilisations humaines, probablement vers le début de l'agriculture. Les unités de volume, telles que la bouchée et la poignée, ont précédé les unités ultérieures telles que les cuillères à soupe, les tasses et les pintes. Pour la longueur, les pieds humains ont été aussi longtemps que les humains; le «pied» utilisé par les anciens Égyptiens était un peu moins de 12 pouces (modernes). Même dans les années 1700, dans certains pays, le pied variait de 10 pouces modernes à 14 pouces.

Parmi les autres unités anatomiques précoces, la coudée – basée sur la longueur d'un avant-bras – était autrefois la plus utilisée. Il est probablement originaire du Moyen-Orient et a été mentionné dans le Épopée de Gilgamesh, écrit avant 2000 av. Selon la plupart des comptes, la coudée était supposée être la longueur du coude au bout du majeur, mais cela conduisait bien sûr à différentes longueurs réelles, allant de moins de 18 pouces à plus de 25 cm. Néanmoins, la coudée était un élément important. et unité commune à travers les temps anciens, et a été très utile dans la construction des arches.

Il se peut que la «double coudée» se soit transformée en cour. Le roi Henri Ier d’Angleterre, qui régna de 11 h 11 à 11 h 35, tenta de normaliser la cour en la définissant comme la longueur allant du bout du nez au bout du pouce (bras tendu). Finalement, la cour a atteint trois pieds, un pied étant de 12 pouces, un pouce défini comme la longueur de trois grains d'orge placés bout à bout dans le sens de la longueur. L'unité anatomique est donc devenue un dérivé d'une unité botanique.

9. Magna Carta, 1215

L’un des documents les plus importants de l’histoire du gouvernement a établi la nécessité de la métrologie pour l’avenir de la civilisation, insistant sur le fait que «dans tout le royaume, il doit exister des mesures standard du vin, de la bière et du maïs», sans distinction des poids et mesures. Cela n’a pas fonctionné exactement de la sorte pendant les siècles à venir, mais le principe était assez clair et les métrologues ultérieurs ont très bien réussi à atteindre l’objectif de la Magna Carta. Eh bien l'un de ses objectifs. Il y en avait d'autres.

8. La reine Elizabeth I réforme le système de poids, 1588

Alors que sa flotte était occupée à détruire l'armée espagnole, la reine Elizabeth I d'Angleterre était occupée à établir des règles plus rationnelles pour les poids et mesures. Auparavant, les marchands anglais traitaient différentes sortes de livres, dont la livre «avoirdupois» d’aujourd’hui. L'un, la «tour», a été aboli par Henri VIII en 1527 au profit de la livre troy utilisée en monnaie (les livres sont donc toujours en monnaie anglaise, même lorsqu'elles sont en papier).

Elizabeth a établi la livre standard avoirdupois pour la plupart des utilisations, en conservant la livre troy pour les pièces de monnaie (et les médicaments). En agissant de la sorte, elle a préparé les gens à la question astucieuse: Qui pèse le plus, une livre d'or ou une livre de plomb? Les répondants vifs d'esprit répondent souvent «Ha! Ni! Une livre est une livre. »Mais ceux qui sont assez au courant de la métrologie disent« plomb », car une livre avoirdupois pèse plus qu'une livre troy. (Mais si vous dites qu'une once de plomb pèse plus qu'une once d'or, c'est encore faux. Une once troy est plus lourde. Une livre avoirdupois est plus lourde parce qu'elle contient 16 onces, mais une livre troy n'a que 12 onces troy.)

7. Pendule, Christiaan Huygens, 1656

D'autres (dont Galileo) ont joué avec des pendules comme garde-temps, mais le physicien et mathématicien néerlandais Christiaan Huygens a construit la première horloge à pendule fiable. Sa version la plus ancienne, construite en 1656, était précise à environ 15 secondes par jour, une amélioration importante pour l'époque. Les progrès des horloges à pendule en ont fait les montres les plus précises jusqu'au 20ème siècle.

6. Système métrique, 1799

Au 17ème siècle, certains savants prescients ont reconnu qu'un système d'unités décimales serait bien meilleur pour la science et le commerce que le mélange épineux d'unités qui variait d'un pays à l'autre. Ou même dans le même pays – en fait, certains ont suggéré que l'une des raisons de la Révolution française était le mécontentement de la population face au manque de poids et à l'uniformité des mesures.

Dans les années 1670, l'ecclésiastique français Gabriel Mouton et l'astronome Jean Picard (prénom inconnu, probablement pas Luc) ont tous deux discuté de la base de l'unité de longueur de base sur la longueur d'un pendule d'une durée de 2 secondes. (C'est assez proche du mètre actuel, mais malheureusement, la période d'un pendule varie d'un endroit à l'autre de la surface de la Terre.) Mais dans les années 1790, lorsque les Français prirent sérieusement en compte l'établissement du système métrique, ils définirent le mètre comme étant le 10 millionième. de la distance de l'équateur au pôle Nord. Les autres unités ont ensuite été associées au mètre – un gramme (masse) étant égal à la masse exprimée en centimètre cube d’eau, par exemple.

Le système métrique avait ses défauts, mais il rendait la mesure beaucoup plus rationnelle et standard qu’elle ne l’était auparavant. Aujourd’hui, seuls les pays arriérés (comme) n’utilisent pas son successeur, le Système international.

5. Création du Bureau international des poids et mesures (Bureau international des poids et mesures), 1875

La Convention du mètre en 1875 a établi le bureau des poids et mesures en tant qu'arbitre pour les émissions unitaires dans 17 pays signés (le 20 mai – voir 39). Le traité spécifiait que le bureau (sous la supervision de la (Conférence générale des poids et mesures) devrait s’engager dans la production de prototypes standard pour le mètre et le kilogramme. C’était une étape importante vers la mise en place d’une utilisation mondiale du système métrique, objectif presque réussi atteint, mais pour l'intransigeance d'un certain grand pays au milieu de l'Amérique du Nord.

4. échelle de température Kelvin

Avant le 19ème siècle, la température était un concept glissant – les thermomètres utilisaient des unités arbitraires qui permettaient de mesurer si une chose était plus chaude qu'une autre, mais pas à quel point. En 1848, pour devenir Lord Kelvin, proposa d'appliquer les principes de la nouvelle science de la thermodynamique afin d'élaborer une échelle de température rationnelle «absolue» établissant un point zéro correspondant à l'absence totale de chaleur. La thermodynamique a mis un certain temps à mûrir avant que l’échelle puisse être complètement comprise, mais elle a fini par placer la thermométrie sur une base solide. Les unités de température sont maintenant appelées kelvins, plutôt que degrés (changement de "degrés Kelvin" à la fin des années 1960 par le).

3. Interféromètre de Michelson

Albert A. Michelson était obsédé par la mesure de la vitesse de la lumière et, à la fin des années 1870, il la mesurait avec plus de précision que quiconque. Peu de temps après, il réalisa qu'il pouvait détecter de petites différences de vitesse de la lumière causées par le mouvement de la Terre dans l'éther. Pour ce faire, il a inventé un interféromètre. Il divise un faisceau lumineux en deux chemins perpendiculaires, puis recombine les deux faisceaux avec des miroirs. Une différence de vitesse entre les deux chemins signifierait que les ondes lumineuses pourraient mal s'aligner, créant un motif d'interférence. Michelson et son collègue Edward Morley ont tenté l'expérience en 1887 et n'ont pas détecté les interférences attendues. Mais c’est parce qu’il n’ya pas d’éther. L'interférométrie était une excellente idée et est devenue.

2. lasers

La découverte en 1960 de lasers a rendu l’interférométrie de Michelson encore plus précise grâce au contrôle de la longueur d’onde de la lumière par le laser. Ainsi, les lasers ont non seulement permis la réalisation de pistolets à rayons de science-fiction, mais sont rapidement devenus les meilleurs appareils de mesure de l’histoire. Les lasers permettent des mesures de distance ultra-précises pour tout, des dimensions d'une pièce à la distance qui le sépare de la Terre aux miroirs laissés sur la lune par les astronautes d'Apollo. Les lasers permettent de construire des horloges optiques mille fois plus précises que l’horloge à pendule de Huygens. La métrologie laser permet également de vérifier que des éléments tels que les avions et les moteurs d'automobile ont été fabriqués selon les spécifications de conception exactes. Et où en seraient les analyses de baseball sans l'utilisation de pistolets à radar laser pour vérifier les vitesses rapides? (Juste pour le plaisir, vous pouvez aussi.)

1. Unités de base redéfinies, 2019

En 1983, les tsars de la métrologie ont redéfini le compteur en fonction de la distance parcourue par la lumière. C’était le premier pas vers la nouvelle définition des autres unités, basée sur la physique fondamentale, adoptée officiellement le 20 mai. Le kelvin, par exemple, est maintenant défini avec l’utilisation d’une constante basée sur le kilogramme, le mètre et la seconde. Le kilogramme est maintenant basé sur la quantité de physique quantique connue sous le nom de constante de Planck plus les définitions du mètre et de la seconde. La seconde est toujours basée sur le rayonnement émis par un processus spécifique dans un certain atome de césium. La métrologie n'est plus seulement normalisée pour tous les pays, mais pour toutes les planètes de toutes les galaxies, quelle que soit leur distance.

Cela ne rend évidemment pas tous les usages de la métrologie immunisés contre la critique (pensez aux analyses de baseball). Et rappelez-vous, si vous êtes tenté de critiquer l'omission de certains éléments de métrologie de cette liste, il n'existe pas encore de moyen imaginé pour mesurer avec précision le classement approprié des repères métrologiques.

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