Назад

История создания метрической системы

Как известно, метрическая система зародилась во Франции в конце XVIII столетия. Многообразие мер и весов, стандарты которых порой значительно отличались в разных регионах страны, зачастую приводило к путанице и конфликтам. Таким образом, остро назрела необходимость реформировать действующую систему измерений или же разработать новую, взяв за основу простой и универсальный стандарт. В 1790 году на обсуждение в Национальное собрание был представлен проект небезызвестного князя Талейрана, впоследствии ставшего министром иностранных дел Франции. В качестве эталона длины деятель предложил принять длину секундного маятника на широте 45°.

К слову, идея с маятником была на тот момент уже не нова. Еще в XVII веке ученые делали попытки определить универсальные измерители на основе реальных предметов, сохранявших постоянную величину. Одно их таких исследований принадлежало голландскому ученому Христиану Гюйгенсу, проводившему опыты с секундным маятником и доказавшему, что его длина зависит от широты места, где проводился эксперимент. Еще за столетие до Талейрана на основании собственных опытов Гюйгенс предложил в качестве всемирного эталона длины применить 1/3 длину маятника с периодом колебаний 1 секунда, что приблизительно составляло 8 см.

И все же, предложение вычислить эталон длины на показаниях секундного маятника не нашло поддержки в Академии наук, а в основу будущей реформы легли идеи астронома Мутона, который рассчитывал единицу длины от дуги земного меридиана. Ему же принадлежало предложение создать новую систему измерений на десятичной основе.

В своем проекте Талейран подробно изложил порядок определения и введения единого стандарта длины. Во-первых, предполагалось со всех уголков страны собрать всевозможные меры и привезти в Париж. Во-вторых, Национальному собранию предстояло связаться с Британским парламентом с предложением создания международной комиссии из ведущих ученых обеих стран. После проведения эксперимента Французская академия наук должна была установить точное соотношение между новой единицей длины и мерами, которые ранее применялись в различных уголках страны. Копии эталонов и сравнительные таблицы со старыми мерами необходимо было разослать во все регионы Франции. Данный регламент был одобрен Национальным собранием, а 22 августа 1790 года его утвердил король Людовик XVI.

Работы по определению метра начались в 1792 году. Руководителями экспедиции, которой было поручено измерить дугу меридиана между Барселоной и Дюнкерком, были назначены французские ученые Мешен и Деламбр. Работа французских ученых была рассчитана на несколько лет. Однако в 1793 году Академия наук, проводившая реформу, была упразднена, что вызвало серьезную задержку и без того непростого трудоемкого исследования. Было принято решение не ждать окончательных результатов по измерению дуги меридиана и рассчитать дину метра на основе уже имеющихся данных. Так в 1795 году был определен временный метр как 1/10000000 часть парижского меридиана между экватором и северным полюсом. Работы по уточнению метра были завершены к осени 1798 года. Новый метр оказался короче на 0,486 линии или 0,04 французского дюйма. Именно это значение легло в основу нового эталона, узаконенного 10 декабря 1799 года.

Одним из основных положений метрической системы является зависимость всех мер от единого линейного стандарта (метра). Так, например, при определении основной единицы веса — — было решено взять за основу кубический сантиметр чистой воды.

К концу XIX века почти во всей Европе, за исключением Греции и Англии, была принята метрическая система. Быстрому распространению этой уникальной системы мер, которой мы пользуемся и поныне, способствовали простота, единство и точность. Несмотря на все преимущества метрической системы Россия на рубеже XIX - XX столетий так и не решилась присоединиться к большинству европейских стран, уже тогда сломав вековые привычки народа и отказавшись от использования традиционной русской системы мер. Впрочем, «Положение о весах и мерах» от 4 июня 1899 года официально допускало применение килограмма наряду с русским фунтом. Окончательный же измерений завершился лишь к началу 1930-х годов.

Большое число и раздробленность применяемых мер стесняли торговые, экономические и культурные связи между странами и вызывало путаницу и злоупотребления внутри отдельных государств. Развитие промышленного производства, расширение экономических связей, развитие торговли и обмена привело к идее создания единой системы мер, общей для всех стран мира.

Основными в поисках новой системы являлись следующие положения:

· естественное происхождение мер (новые единицы мер должны быть взяты из природы);

· определенность мер;

· независимость мер от времени и случайностей;

· неизменность и постоянство мер;

· восстанавливаемость в случае утраты;

· общность системы мер;

· удобство взаимосвязи единиц мер в данной системе;

· десятичный принцип отношений мер друг к другу.

Система мер, отвечающая всем вышеперечисленным требованиям, была предложена Парижской Академией Наук, которая рекомендовала принять в качестве основной единицы – метр, равный одной сорокамиллионной части дуги земного меридиана, проходящего через Париж. Учредительное собрание Франции 26 марта 1791 года утвердило предложение Парижской Академии Наук, а в 1799 работа по экспериментальному определению длины и массы завершилась передачей их платиновых прототипов на хранение Архиву Франции.

В соответствии с данной системой за единицу длины был принят метр, единицу площади метр квадратный, единицу объема – метр кубический (стер), единицу массы – килограмм, равный массе чистой воды одного кубического дециметра при температуре 4 0 С. Мерой поверхности был утвержден ар (от слова «арос» – пахать), равный квадрату со стороной 10 м, а в качестве меры объема для жидких и сыпучих тел – литр, равный объему жидкости одного кубического дециметра. Все остальные единицы устанавливались при помощи коэффициента 10, а их наименование образовывалось за счет добавления дольных приставок (древнегреческих и латинских числительных) к основным единицам.

Метрическая система мер изначально задумывалась как международная. Ее единицы не совпадали ни с какими национальными, а наименование единиц и дольных приставок были образованы от «мертвых» языков. Закон, принятый Наполеоном 10 декабря 1799 года в статье 4 утверждал: « Будет изготовлена медаль, чтобы передать памяти потомства время, когда система мер была доведена до совершенства, и операцию, которая послужила ей основой. Надпись на лицевой стороне медали будет: «На все времена, для всех народов» . Сама медаль так и не была выпущена, появились другие, более совершенные системы мер, а девиз медали история сохранила.

Несмотря на свое очевидное преимущество, метрическая система мер внедрялась с большим трудом. Даже в самой Франции, где феодалы имели право пользоваться своими собственными мерами, метрическая система была окончательно введена лишь в 1840 году.

20 мая 1875 года по предложению Петербургской Академии Наук была созвана дипломатическая конференция, на которой 17 государств, в том числе Россия подписали Метрическую конвенцию, к которой позднее присоединилась еще 41 страна мира. В этом же году были созданы Международная организация мер и весов (МОМВ) и Международное бюро мер и весов (МБМВ), расположенные во французском городе Севр. В 1889 году России были переданы на хранение эталоны единицы массы под номерами 12 и 26 и эталоны единицы длины под номерами 11 и 28.

Метрическая система, как единственная, окончательно была введена в России в 1927 году. В стране, где грамотность была очень низкой, а разнообразие мер и их наименований, в силу обширности территории, огромно, внедрение данной системы предполагало повсеместную пропаганду и обучение. Так в «Руководстве к изучению метрической системы мер и весов» службы просвещения Омской железной дороги от 1924 года говорится: «Всякий грамотный человек должен, прежде всего, уметь читать, писать и считать. Согласно указанию Учебного отдела НКПС для малоподготовленных агентов в программу курсов должна входить…. история происхождения метрической системы и практические занятия, с целью дать слушателям навык по пользованию метрической системой. В настоящее время имеются…. единицы, которые без всякой системы связаны друг с другом, а у некоторых, например аршин и фут, никакой связи нет. И так, мы имеем 27 употребляемых единиц измерения различного наименования (утвержденных на данный период в Омской области – мои пояснения) и все оне очень неудобно связаны друг с другом, или часто вовсе не имеют никакой связи между собой. Кроме того, не так то легко держать их все в памяти, и затем всякие арифметические действия над именованными числами, выраженными в этих единицах, весьма затруднительны и требуют большого внимания и значительной затраты времени. Когда же появилась эта новая система, все культурные государства перешли на нее, за исключением Англии, по причине крайней консервативности ее населения и Северо-Американских Соединенных Штатов».

Прошло почти столетие, а Великобритания и США наряду с метрической системой, употребляемой в основном в науке, до сих пор пользуются своими национальными системами мер, что создает путаницу и неудобство, в первую очередь, в самих странах. Так, например, мера зерна – бушель – в настоящее время имеет 56 разных значений. С 1 января 2000 года правительство Англии обязало граждан страны пользоваться метрической системой, угрожая «отказникам» денежными штрафами. Однако, «не смотря на законодательное предписание, около одной трети из шестидесяти тысяч магазинов в Великобритании не перестроились на метрическую систему. Приспособление к континентальной системе идет уже с 1969 года, когда для начала на десятичную систему были переведены фунты, шилинги и пессы» .

В настоящее время метрология как наука, пройдя свой описательный период, динамично развивается. Расширение международных отношений в области науки, торговли и производства привело к усилению роли Межгосударственных организаций по метрологии. Международная Организация Законодательной Метрологии (МОЗМ) была создана в 1955 году и объединяет 83 государства. До сих пор не прекращает своей работы старейшая и наиболее представительная международная метрологическая организация – МОМВ. В 1988 году подписана конвенция об образовании ЕВРОМЕТ – общеевропейской метрологической организации.

Универсальная мера

Оригинальное предложение высказывал в свое время профессор Краков­ского университета С. Пудловский. Его идея заключалась в том, что в качестве единой меры надо принять ту длину маятника, который совершает полный раз­мах за одну секунду. Это предложение было опубликовано в книге «Универ­сальная мера», изданной в г. Вильно в 1675 г. его учеником Т. Буратини. Он же предложил и назвать метром единицу длины.

Несколько раньше, в 1673 г. голландский ученый Х. Гюйгенс издал блестящую работу «Маятниковые часы», где разработал теорию колебаний, описал конструкции маятниковых часов. На основе этой работы Гюйгенс пред­ложил свою универсальную меру длины, которую он назвал часовым футом , а по величине часовой фут равнялся 1/3 длины секундного маятника. «Эта мера не только может быть определена везде в мире, но и на все будущие века может быть всегда восстановлена», – с гордостью писал Гюйгенс.

Однако было одно обстоятельство, которое смущало ученых. Период колебания маятника при одной и той же его длине был разным в зависимости от географической широты, т. е. мера, строго говоря, не была универсальной.

Идею Гюйгенса пропагандировал французский геодезист Ш. Кондамин, предложивший положить в основу системы измерений единицу длины, соот­ветствующую длине маятника, совершающего один размах в секунду на экваторе.

Французский астроном и математик Г. Мутон также поддерживал идею о секундном маятнике, но только в качестве контрольного аппарата, а в основу универсальной системы мер Г. Мутон предлагал положить принцип связи единицы измерения с размерами Земли, т. е. принять в качестве единицы длины часть длины дуги меридиана. Этот ученый предложил также измеренную часть поделить на десятые, сотые и тысячные доли, т. е. использовать деся­тичный принцип.

Метрическая система мер

Проекты реформы систем мер появлялись в разных странах, но особенно острым этот вопрос был во Франции по перечисленным выше причинам. По­степенно вырисовывалась идея создания системы мер, отвечающей определен­ным требованиям:

– система мер должна быть единой и общей;

– единицы измерения должны иметь строго определенные размеры;

– должны существовать эталоны единиц измерения, неизменные во времени;

– для каждой величины должна существовать только одна единица;

– единицы различных величин должны быть связаны друг с другом удобным образом;

– единицы должны иметь дольные и кратные значения.

8 мая 1790 г. Национальное собрание Франции приняло декрет о реформе системы мер и поручило Парижской академии наук выполнить необходимые работы, руководствуясь указанными выше требованиями.

Было образованно несколько комиссий. Одна из них, руководимая академиком Лагранжем, рекомендовала десятичное подразделение кратных и дольных значений единиц.

Другая комиссия, в которую входили ученые Лаплас, Монж, Борда и Кондорс, предлагали принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана, хотя подавляющая часть специалистов, знающих суть дела, думала, что выбор будет в пользу секундного маятника.

Решающим фактором здесь было то, что был выбран устойчивый базис – размеры Земли, правильность и неизменность ее формы в виде шара.

Член комиссии Ш. Борда – геодезист и гидравлик – предложил назвать единицу длины метром, в 1792 г. он определил длину секундного маятника в Париже.

26 марта 1791 г. Национальное собрание Франции утвердило предложение Парижской академии, была образована временная комиссия по практическому воплощению декрета о реформе мер.

7 апреля 1795 г. Национальный конвент Франции принял закон о новых мерах и весах. Было принято, что метр – одна десятимиллионная часть четверти земного меридиана, проходящего через Париж. но при этом особо подчеркивалось то, что вводимая единица длины по названию и величине не совпадала ни с одной из существовавших в то время французских единиц длины. Поэтому исключается возможный в дальнейшем довод о том, что Франция «проталкивает» свою сис­тему мер в качестве международной.

Взамен временных комиссий были назначены комиссары, которым было поручено проводить работы по экспериментальному определению единиц длины и массы. В число комиссаров входили знаменитые ученые Бертолле, Борда, Бриссон, Кулон, Деламбр, Гаюи, Лагранж, Лаплас, Мешен, Монж и др.

Деламбр и Мешен возобновили работы по измерениям длины дуги мери­диана между Дюнкерком и Барселоной, соответствующей 9°40′ сферы (в даль­нейшем эта дуга была расширена от Шетландских островов до Алжира).

Эти работы были завершены к осени 1798 г. Были изготовлены из пла­тины эталоны метра и килограмма. Эталон метра представлял собой платино­вый брусок длиной в 1 метр и сечением 25 × 4 мм, т. е. это была концевая мера, и 22 июня 1799 г. произошла торжественная передача прототипов метра и кило­грамма в Архив Франции, и с тех пор они именуются архивными . Но надо сказать, что даже во Франции метрическая система утвердилась не сразу, очень сказывались традиции и инертность мышления. Ставший императором Франции Наполеон метрическую систему, мягко говоря, недолюбливал. Он считал: «Нет ничего более противоречащего складу ума, памяти и соображению, чем то, что предлагают эти ученые. Абстракциям и пустым надеждам принесено в жертву благо теперешних поколений, ибо чтобы заставить старую нацию принять новые единицы мер и весов, надо переделать все административные правила, все расчеты промышленности. Такая работа устрашает разум». В 1812 г. указом Наполеона метрическая система во Франции была отменена и только с 1840 г. она была снова восстановлена.

Постепенно метрическую систему приняли и ввели у себя Бельгия, Голландия, Испания, Португалия, Италия, ряд республик Южной Америки. Инициаторами внедрения метрической системы в России были, конечно, ученые, инженеры, исследователи, но немалую роль сыграли портные, белошвейки и модистки – к тому времени парижская мода завоевала высшее общество, а там, в основном работали приехавшие из-за границы мастера со своими метрами. Именно от них и пошли существующие до сих пор узкие полоски клеенчатой материи – «сантиметры», которыми пользуются до сих пор.

На Парижской выставке 1867 г. был создан Международный комитет мер, весов и монет, который составил доклад о пользе метрической системы. Однако, решающее влияние на весь дальнейший ход событий оказал доклад, составленный в 1869 г. академиками Струве О. В., Вильдом Г. И. и Якоби Б. С., направленный от имени Петербургской академии наук в Парижскую академию. В докладе приводились доводы о необходимости введения международной системы мер и весов на основе метрической системы.

Предложение было поддержано Парижской академией, и правительство Франции обратилось ко всем заинтересованным государствам с просьбой прислать ученых в состав Международной метрической комиссии для решения практических задач. К тому времени выяснилось, что форма Земли – не шар, а трехмерный сфероид (средний радиус экватора составляет 6 378 245 метров, разница между наибольшим и наименьшим радиусами составляет 213 метров, а разность среднего радиуса экватора и полярной полуоси составляет 21 382 метра). Кроме того, повторные измерения дуги Парижского меридиана дали значение метра несколько меньшим по сравнению со значением, полученным Деламбром и Мешеном. К тому же, всегда остается вероятность того, что при создании более совершенных измерительных средств и появлении новых методов измерения результаты измерений будут меняться. Поэтому комиссия приняла важное решение: «Новый прототип меры длины должен быть по величине равным Архивному метру», т. е. должен быть искусственным эталоном.

Международная комиссия приняла еще и следующие решения.

1) Новый прототип метра должен быть штриховой мерой, он должен быть изготовлен из сплава платины (90 %) и иридия (10 %) и иметь Х-образную форму сечения.

2) С целью придания метрической системе международного характера и обеспечения единообразия мер следует изготовить и распределить эталоны между заинтересованными странами.

3) Один эталон, наиболее близкий по величине к Архивному принять в качестве международного.

4) Поручить практические работы по созданию эталонов французской секции комиссии, поскольку архивные прототипы находятся в Париже.

5) Назначить постоянный международный комитет из 12 членов для руководства работами.

6) Учредить Международное бюро мер и весов как нейтральное научное учреждение с месторасположением во Франции.

В соответствии с решением комиссии были проведены практические мероприятия и в 1875 г. была созвана международная конференция в Париже, на последнем заседании которой 20 мая 1875 г. была подписана Конвенция метра. Ее подписали 17 стран: Австро-Венгрия, Аргентина, Бельгия, Бразилия, Венесуэла, Германия, Дания, Испания, Италия, Франция, Перу, Португалия, Россия, США, Турция, Швейцария, Швеция и Норвегия (как одна страна). Еще три страны (Великобритания, Голландия, Греция), хоть и участвовали в работе конференции, Конвенцию не подписали из-за несогласия по функциям Международного бюро.

Для Международного бюро мер и весов был отведен Бретельский павильон, находящийся в парке Сен-Клу в пригороде Парижа – Севре, вскоре вблизи этого павильона был построен лабораторный корпус с оборудованием. Деятельность Бюро осуществляется за счет средств, перечисляемых странами – членами Конвенции пропорционально численности их населения. За счет этих средств в Англии были заказаны эталоны метра и килограмма (36 и 43 соответственно), которые были изготовлены в 1889 г.

Эталоны метра

Эталон метра представлял собой платиново-иридиевый стержень Х-образного сечения длинной 1020 мм. На нейтральной плоскости при 0 °C было нанесено по три штриха с каждой стороны, расстояние между средними штрихами составляло 1 метр (рис. 1.1). Эталоны были пронумерованы и сличены с Архивным метром. Наиболее близким к Архивному оказался прототип № 6, он и был утвержден в качестве международного прототипа. Таким образом, эталон метра стал искусственным и представлял собой штриховую меру.

К эталону № 6 было добавлено еще четыре эталона-свидетеля, и они были оставлены в Международном бюро. Остальные эталоны были распределены по жребию между странами, подписавшими Конвенцию. России достались эталоны № 11 и № 28, причем № 28 был ближе к международному прототипу, поэтому он стал национальным эталоном России.

Декретом СНК РСФСР от 11 сентября 1918 г. прототип № 28 был утвержден в качестве государственного первичного эталона метра. В 1925 г. Совнарком СССР принял постановление о признании Метрической конвенции 1875 г. как имеющей силу для СССР.

В 1957 – 1958 г.г. на эталон № 6 была нанесена шкала с дециметровыми делениями, первый дециметр был разделен на 10 сантиметров, а первый сантиметр – на 10 миллиметров. После нанесения штрихов этот эталон был заново аттестован в Международном бюро мер и весов.

Погрешность передачи единицы длины от эталона к измерительным средствам составляла 0,1 – 0,2 мкм, что с развитием техники становится явно недостаточным, поэтому с целью уменьшения погрешности передачи и получения естественного неразрушаемого эталона был создан новый эталон метра.

Еще в 1829 г. французский физик Бабине Ж. предложил в качестве единицы длины принять длину определенной линии в спектре. Однако практическое воплощение этой идеи произошло только тогда, когда американский физик А. Майкельсон изобрел интерферометр. Вместе с химиком Морли Э. Бабине Ж. опубликовал работу «О методе использования длины волны света натрия в качестве естественного и практического эталона длины», затем он перешел к исследованиям изотопов: ртути – зеленая и кадмия – красная линии.

В 1927 г. было принято, что 1 м равняется 1553164,13 длины волны красной линии кадмия-114, это значение было допущено в качестве стандарта наряду со старым прототипом метра.

В дальнейшем работы были продолжены: в США исследовался спектр ртути, СССР – кадмия, в ФРГ и во Франции – криптона.

В 1960 г. XI генеральная конференция по мерам и весам приняла в ка-честве эталона единицы длины метр, выраженный в длинах световых волн, а конкретно – инертного газа Kr-86. Таким образом, эталон метра снова стал естественным.

Метр – длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р 10 и 5d 5 атома криптона-86. Старое определение метра отменяется, но прототипы метра остаются и хранятся в прежних условиях.

В соответствии с этим решением в СССР был установлен Государственный первичный эталон (ГОСТ 8.020-75), в состав которого входили следующие компоненты (рис. 1.2):

1) источник первичного эталонного излучения криптона-86;

2) эталонный интерферометр, применяемый для исследования источников первичного эталонного излучения;

Точность воспроизведения и передачи метра в световых единицах составляет 1∙10 -8 м.

В 1983 г. XVII генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра: 1 метр – это единица длины, равная пути, проходимому светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды, т. е. эталон метра остается естественным .

Состав эталона метра:

1) источник первичного эталонного излучения – высокостабилизированный по частоте гелий-неоновый лазер;

2) эталонный интерферометр, применяемый для исследования источников первичного и вторичных эталонных измерений;

3) эталонный интерферометр, применяемый для измерения длины штриховых и концевых мер (вторичных эталонов).

Международная десятичная система измерений, в основу которой положено использование таких единиц, как килограмм и метр, называется метрической . Разнообразные варианты метрической системы разрабатывались и использовались в течение последних двухсот лет, а различия между ними состояли в основном в выборе основных, базовых единиц. На данный момент практически повсеместно применяется так называемая Международная система единиц (СИ ). Те элементы, которые в ней используются, идентичны во всем мире, хотя в отдельных деталях и есть различия. Международная система единиц очень широко и активно используется во всем мире, причем как в повседневной жизни, так и в научных исследованиях.

На данный момент Метрическая система мер используется в большинстве стран мира. Есть, однако, несколько крупных государств, в которых по сей день применяется основанная на таких единицах, как фунт, фут и секунда – английская система мер. К ним относятся Великобритания, США и Канада. Однако эти страны также уже приняли несколько законодательных мер, направленных на переход к Метрической системе мер .

Сама она зародилась в средине XVIII столетия во Франции. Именно тогда учеными было принято решение о том, что следует создать систему мер , основу которой будут составлять взятые из природы единицы. Суть такого подхода состояла в том, что таковые постоянно остаются неизменными, и поэтому стабильной будет и вся система в целом.

Меры длины

• 1 километр (км) = 1000 метрам (м)
• 1 метр (м) = 10 дециметрам (дм) = 100 сантиметрам (см)
• 1 дециметр (дм) = 10 сантиметрам (см)
• 1 сантиметр (см) = 10 миллиметрам (мм)

Меры площади

• 1 кв. километр (км 2) = 1 000 000 кв. метрам (м 2)
• 1 кв. метр (м 2) = 100 кв. дециметрам (дм 2) = 10 000 кв. сантиметрам (см 2)
• 1 гектар (га) = 100 арам (а) = 10 000 кв. метрам (м 2)
• 1 ар (а) = 100 кв. метрам (м 2)

Меры объёма

• 1 куб. метр (м 3) = 1000 куб. дециметрам (дм 3) = 1 000 000 куб. сантиметрам (см 3)
• 1 куб. дециметр (дм 3) = 1000 куб. сантиметрам (см 3)
• 1 литр (л) = 1 куб. дециметру (дм 3)
• 1 гектолитр (гл) = 100 литрам (л)

Меры веса

• 1 тонна (т) = 1000 килограммам (кг)
• 1 центнер (ц) = 100 килограммам (кг)
• 1 килограмм (кг) = 1000 граммам (г)
• 1 грамм (г) = 1000 миллиграммам (мг)

Метрическая система мер

Необходимо отметить, что метрическая система мера получила признание далеко не сразу. Что касается России, то в нашей стране ее разрешили к использованию после того, как она подписала Метрическую конвенцию . При этом эта система мер в течение длительного времени использовалась параллельно с национальной, в основу которой были положены такие единицы, как фунт, сажень и ведро.

Некоторые старые русские меры

Меры длины

• 1 верста = 500 саженям = 1500 аршинам = 3500 футам = 1066,8 м
• 1 сажень = 3 аршинам = 48 вершкам = 7 футам = 84 дюймам = 2,1336 м
• 1 аршин = 16 вершкам = 71,12 см
• 1 вершок = 4,450 см
• 1 фут = 12 дюймам = 0,3048 м
• 1 дюйм = 2,540 см
• 1 морская миля = 1852,2 м

Меры веса

• 1 пуд = 40 фунтам = 16,380 кг
• 1 фунт = 0,40951 кг

Главное отличие Метрической системы мер от тех, которые применялись ранее, состоит в том, что в ней используется упорядоченный набор единиц измерения. Это означает, что любая физическая величина характеризуется некоей главной единицей, а все единицы дольные и кратные образуются по единому стандарту, а именно – с применением десятичных приставок.

Введение этой системы мер ликвидирует то неудобство, к которому ранее приводило обилие различных единиц измерения, имеющих достаточно сложные правила преобразований между собой. Таковые в метрической системе очень просты и сводятся к тому, что исходная величина умножается или делится на степень 10.

На фасаде Министерства Юстиции в Париже под одним из окон в мраморе вырезана горизонтальная линия и надпись «метр». Такая миниатюрная деталь едва заметна на фоне величественного здания Министерства и площади Вандома, но эта линия – единственная из оставшихся в городе «эталонов метра», которые были расположены по всему городу более 200 лет назад в попытке представить народу новую универсальную систему мер – метрическую.

Мы часто принимаем систему мер как должное и даже не задумываемся, какая история лежит за её созданием. Метрическая система, которую изобрели во Франции, является официальной по всему миру, за исключением трёх государств: США, Либерии и Мьянмы, хотя и в этих странах её используют в некоторых сферах вроде международной торговли.

Можете себе представить, каким был бы наш мир, если система мер была везде своя, наподобие привычной нам ситуации с валютами? А ведь всё так и было до французской революции, разгоревшейся в конце 18 века: тогда единицы мер и весов были разными не только между отдельными государствами, но даже в пределах одной страны. Почти в каждой французской провинции существовали свои единицы мер и веса, несопоставимые с единицами, применяемыми их соседями.

Революция принесла ветер перемен и в эту сферу: в период с 1789 по 1799 активисты стремились перевернуть не только правительственный режим, но и основательно изменить социум, изменив традиционные устои и привычки. К примеру, с целью ограничить влияние церкви на общественную жизнь, революционеры представили новый Республиканский календарь в 1793 году: он состоял из десятичасовых дней, один час равнялся 100 минутам, одна минута – 100 секундам. Этот календарь полностью соответствовал стремлению нового правительства ввести десятичную систему во Франции. Такой подход к исчислению времени так и не прижился, но людям пришла по вкусу десятичная система мер, которая базировалась на метрах и килограммах.

Над разработкой новой системы мер трудились первые научные умы Республики. Учёные намеревались изобрести систему, которая подчинялась бы логике, а не местным традициям или пожеланиям властей. Тогда они приняли решение основываться на том, что дала нам природа – эталонный метр должен был равняться одной десятимиллионной расстояния от Северного полюса до экватора. Это расстояние измерили по Парижскому меридиану, который проходил через здание Парижской обсерватории и делил его на две равные части.

В 1792 году учёные Жан-Батист Жозеф Деламбр и Пьер Мешен отправились вдоль меридиана: целью первого был город Дюнкерк на севере Франции, второй последовал на юг в Барселону. Используя новейшее оборудование и математический процесс триангуляции (метод построения геодезической сети в виде треугольников, в которых измерены их углы и некоторые из сторон) они рассчитывали измерить дугу меридиана между двумя городами, находившимися на уровне моря. Затем с помощью метода экстраполяции (метод научного исследования, состоящий в распространении выводов, полученных из наблюдения над одной частью явления, на другую его часть) они собирались рассчитать расстояние между полюсом и экватором. По первичной задумке на все замеры и создание новой универсальной системы мер учёные планировали потратить год, но в итоге процесс растянулся на целые семь лет.

Астрономы столкнулись с тем, что в те неспокойные времена люди часто воспринимали их с большой осторожностью и даже враждой. Кроме того, без поддержки местного населения, учёных часто не допускали к работе; бывали случаи, когда они получали травмы, забираясь на высочайшие точки в округе вроде куполов церквей.

С вершины купола Пантеона Деламбр производил измерения на территории Парижа. Изначально король Людовик XV возводил здание Пантеона для церкви, но республиканцы оборудовали его под центральную геодезическую станцию города. Сегодня Пантеон служит мавзолеем для героев Революции: Вольтера, Рене Декарта, Виктора Гюго и др. В те времена здание тоже выполняло функции музея – там хранились все старые эталоны мер и весов, которые присылали жители всей Франции в ожидании новой совершенной системы.

К сожалению, несмотря на все усилия учёных, потраченные на разработку достойной замены старым единицам измерения, никто не хотел использовать новую систему. Люди отказывались забыть привычные способы измерения, которые часто были тесно связаны с местными традициями, ритуалами и бытом. Например, эль – единица измерения ткани – как правило равнялась размеру ткацких станков, а размер пахотной земли исчислялся исключительно в днях, которые нужно было потратить на её обработку.

Парижские власти были настолько возмущены отказом жителей использовать новую систему мер, что часто отправляли полицию на местные рынки, чтобы те силой вводили её в оборот. В итоге в 1812 Наполеон забросил политику введения метрической системы – её всё ещё преподавали в школах, но людям позволялось использовать привычные единицы мер до 1840, когда политика была возобновлена.

Франции потребовалась почти сотня лет, чтобы полностью перейти на метрическую систему. Это наконец удалось, но не благодаря настойчивости правительства: Франция быстро двигалась в направлении индустриальной революции. Кроме того, было необходимо усовершенствовать карты местности в военных целях – этот процесс требовал точности, что не было возможным без универсальной системы мер. Франция уверенно выходила на международный рынок: в 1851 году в Париже состоялась первая Международная ярмарка, на которой участники мероприятия делились своими достижениями в сфере науки и промышленности. Метрическая система была просто необходима, чтобы избежать путаницы. Возведение Эйфелевой башни высотой 324 метра было приурочено к Международной ярмарке в Париже в 1889 году – тогда она стала самым высоким рукотворным строением в мире.

В 1875 году было учреждено Международное бюро мер и весов, штаб-квартира которого расположена в тихом предместье Парижа – в городе Севр. Бюро поддерживает международные стандарты и единство семи мер: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, Моль и Кандела. Там хранится эталон метра из платины, с которого раньше тщательно изготавливали копии-эталоны и рассылали в другие страны в качестве образца. В 1960 году Генеральная конференция мер и весов приняла определение метра на основе длины световой волны – таким образом сделав эталон ещё ближе к природе.

В штаб-квартире Бюро находится также и эталон килограмма: он размещён в подземном хранилище под тремя стеклянными колпаками. Эталон выполнен в виде цилиндра из сплава платины и иридиума, в ноябре 2018 стандарт будет пересмотрен и переопределён с помощью квантовой постоянной Планка. Резолюция о ревизии Международной системы единиц была принята ещё в 2011 году, однако ввиду некоторых технических особенностей процедуры, её проведение не представлялось возможным до недавнего времени.

Определение единиц мер и весов – очень трудоёмкий процесс, который сопровождается различными сложностями: от нюансов проведения экспериментов до финансирования. Метрическая система лежит в основе прогресса во многих сферах: в науке, экономике, медицине и пр., она жизненно важна для дальнейших исследований, глобализации и совершенствования нашего понимания вселенной.