230 лет метрической системе

7 апреля день рождения отмечает метрическая система. В этот день в 1795 году во Франции была официально принята новая система мер, которая подарила нам метр, литр и грамм. Сегодня мы расскажем, как появилась метрическая система и почему она так хороша, что ей пользуется почти весь мир.

Жизнь до метрической системы

Системы мер появились вместе с человеческой цивилизацией. Чтобы отмерять расстояния и массу, люди использовали то, что было под рукой. Например, пальцы, локти, ноги. В Древнем Риме расстояния измеряли в больших пальцах, ладонях, стопах, шагах, а также в таких экзотических величинах, как «прогон скота до отдыха» или «тысяча парных шагов». Древнеримский гран равнялся массе ячменного зерна, а силиква — массе семечка рожкового дерева.

На Руси человек тоже являлся мерой всех вещей: аршин составлял расстояние от плеча до кончиков пальцев вытянутой руки, а пядь — расстоянию между концами расставленных большого и указательного пальцев. Самой забавной величиной, дошедших до наших дней, можно считать английский ярд. Точно неизвестно, что стало его эталоном, но все версии замечательны: то ли это расстояние от кончика носа короля Эдгара до конца среднего пальца вытянутой руки, то ли окружность его талии, то ли вовсе длина меча.

Несмотря на сомнительную неточность этих старинных единиц измерения, они имели эталоны, выставленные для публичного пользования. На Руси торговцы были обязаны раз в год предоставлять свои мерные емкости для сравнения с эталонами в целях борьбы с мошенничеством.

Как появилась метрическая система

Еще в XVII веке ученые пришли к необходимости создания единой системы мер, которая была бы привязана не к носам монархов и массе зерен, а к физическим постоянным. Физические постоянные неизменны, а значит, в любой стране мира единицы измерения, привязанные к этим постоянным, были бы одинаковы. Но если прежде это были философские разговоры, то во Франции фантазии решили воплотить в реальность.

К концу XVIII века во Франции с единицами длины и массы был сущий бардак — они различались не только от региона к региону, но даже от села к селу. Доходило до абсурда, когда одна единица меры могла иметь сотни и тысячи значений. Больше всех такому положению были не рады крестьяне, чьи феодалы выдумывали свои значения известных единиц, заставляя людей горбатиться для выполнения искусственно завышенных норм.

В 1791 Национальное собрание, находившееся в оппозиции королю Людовику XVI, поручило разработать новую систему мер, которая положила бы конец произволу феодалов. К тому моменту во Франции уже два года бушевали события, впоследствии известные как Великая французская революция. Когда королю представили проект создания будущего метра, монарх дал добро на финансирование работы и следующим же утром бежал из Парижа, переодевшись прислугой.

Через год Людовик XVI был низложен с престола, и новая власть с рвением принялась рвать с прошлым, отдаваясь самым прогрессивным идеям. В их числе был свежий проект метрической системы, в которой вводились такие величины, как метр, ар, стер, литр, грамм и франк.

За образец метра предлагалось взять одну десятимиллионную часть расстояния от Северного полюса до экватора по меридиану, проходящему через Париж. Вычисления метра заняли несколько лет, и 7 апреля 1795 года Франция официально приняла метрическую систему как единую систему мер в стране.

Кстати, французские революционеры хотели изменить не только единицы массы, объема и расстояния, но даже времени — день предлагалось округлить до 10 часов по 100 минут в каждом. Но эта инициатива не прижилась.

Чем хороша метрическая система

Главный недостаток всех устаревших традиционных систем измерений заключается в невозможности воспроизвести эталон. Как, например, вычислить фут, равный размеру стопы взрослого мужчины, если владелец оригинальной стопы давно умер? Какую часть тела короля надо замерить, чтобы получить эталон ярда?

Метрическая система привязана к постоянным природным величинам, а значит, при соблюдении определенных условий можно экспериментально получить новый эталон единицы. Например, еще в 1795 году грамм был принят как абсолютный вес воды в кубе со стороной 1 см при температуре 4 °C (температура наивысшей плотности жидкой воды). Соответственно, чтобы получить килограмм, нужно измерить массу воды в кубе со стороной 10 см — кстати, в таком кубе еще можно получить эталон литра. Как видите, вычислить эталонный килограмм экспериментально куда проще, чем найти владельца образцовой ступни для фута.

Второе достоинство в том, что метрическая система опирается на десятичное исчисление. Благодаря этому у каждой величины только одна единица ее измерения, что делает бытовые расчеты чрезвычайно удобными. В метрической системе для длины есть только метр, к которому добавляют приставки для обозначения кратных десятичных единиц (например, километр — это 1000 метров). А вот пользователь английской системы должен помнить, что уставная миля равна 8 фурлонгам, фурлонг — 10 чейнам, чейн — 4 родам, а род — 5,5 ярдам. При этом 1 ярд равен 3 футам, фут — 12 дюймам, а дюйм — 12 линиям. Так сколько там в миле дюймов?

Жизнь после метрической системы

Если метрическая система опирается на постоянные природные величины, значит, эта система вечна и неизменна? Как бы не так! В 2018 году на Генеральной конференцией по мерам и весам было принято решения перепривязать значения метрической системы, в наше известной как Международная система единиц СИ, к фундаментальным физическим постоянным.

Проблема заключалась в том, что эталоны килограмма со временем изменили свою массу. За сто лет расхождение в массе нескольких эталонов составило 50 микрограмм, и узнать, какой из образцов ближе всего к оригиналу, невозможно. К тому же, эталоны метрических единиц вычислялись, исходя из земных условий. За пределами нашей планеты высчитать одну десятимиллионную расстояния от Северного полюса до экватора невозможно.

С 2019 года единицы в системе СИ привязаны к абсолютным физическим константам. Так метр определен как расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 часть секунды. Бытовой линейкой такой эталон не измерить, зато теперь у метра есть по-настоящему точное, не зависящее от земных условий, определение. Для других величин выведены свои более сложные определения, в которые мы не будем вдаваться, чтобы не запутать вас в цифрах и терминах.

Кто не перешел на метрическую систему

Всего три страны в мире официально продолжают использовать системы, отличные от метрической: США, Мьянма и Либерия. И если в двух африканских государствах причиной тому является колониальное наследие, то с США и метрической системой приключилась довольно необычная история.

В 1790 году американцев заинтересовали французские наработки в области десятичных систем мер. Для презентации своих идей из Франции в США отправился исследователь Джозеф Домби. У Домби при себе были эталоны метра и килограмма, путешествие сулило успех. Но по пути на корабль напали пираты, взяли исследователя в плен и сгубили его где-то на Карибских островах, не дождавшись выкупа. В США в свою очередь решили, что такова судьба, и приняли английскую систему мер, с которой были хорошо знакомы.

На самом деле США медленно переходят на метрическую систему. И в научных расчетах, и в быту используются сразу две системы. Но быстро перевести страну на метрическую систему не просто трудно, а непомерно дорого — одна лишь замена всех дорожных знаков с милями обойдется в невероятную сумму. Но, возможно, когда-нибудь и эти три последних оплота английской системы мер распрощаются с ней окончательно.