К вопросу о становлении метрической децимальной системы измерений

Новое время

Французская революция 1792 года сменила не только общественный строй, но, в конечном счёте, и все единицы измерения, на которых базировались наука и производство не только во Франции, но и в большинстве стран мира. Само время стало отсчитываться новым календарём.

5 октября 1793 года Ромм в соответствии с революционной политикой по дехристианизации предложил провести реформу календаря, которую он выработал в сотрудничестве с математиками Лагранжем и Лапласом. В их проекте каждый месяц делился на десятидневные периоды – декады, а вместо воскресенья устраивалось празднование десятого дня. Ромм хотел дать месяцам отвлечённые названия: справедливость, равенство и т. д. Однако депутат и литератор Фабр де Эглантин придал его мысли большую популярность, дав месяцам более поэтические названия.

В итоге 25 октября 1793 года Конвент Французской республики отменил старый григорианский календарь, введённый во Франции в 1582 году, и с 24 ноября ввел новый, революционный. В специальном Декрете о начале новой эры летоисчисления и о названии дней и месяцев, изданном 4 фримера 2-го года революции (по новому календарю) было сказано: "Французская эра летоисчисления начинается со дня образования республики, которое произошло 22 сентября 1792 года предыдущей эры, в день, когда солнце переходит в астрономическую осень в момент, когда маятник насчитывает 9 часов 18 минут 30 секунд в Париже".

В новой системе летоисчисления календарь подразделялся на 12 месяцев по 30 дней, а каждый месяц на три декады по 10 дней. Месяцы назывались:

Vend?miaire (вандемьер) (время сбора винограда) с 22-24 сентября по 21-23 октября;

Brumaire (брюмер) (время туманов) с 22-24 октября по 20-22 ноября;

Frimair (фример) (время подмерзания почвы) с 21-22 ноября по 20-21 декабря;

Niv?se (нивоз) (время снега) с 21-23 декабря по 19-21 января;

Pluvi?se (плювиоз) (время дождя) с 20-21 января по 18-19 февраля;

Vent?se (вантоз) (время ветров) с 19-21 февраля по 19-21 марта;

Germinal (жерминаль) (время посева) с 21-20 марта по 18-19 апреля;

Flor?al (флореаль) (время цветения трав и зелени) с 20-21 апреля по 19-20 мая;

Prairial (прериаль) (время уборки лугов) с 20-21 мая по 18-19 июня;

Messidor (мессидор) (время жатвы) с 20 июня по 19 июля;

Thermidor (термидор) (время сильной жары) с 19-20 июля по 17-18 августа;

Fructidor (фрюктидор) (время фруктов и плодов) с 18-19 августа по 17-18 сентября.

"Дополнительные" дни, прибавлявшиеся к 360 дням (12 месяцев), носили также свои имена. Это праздники добродетели, гения, работы, наград, общественного мнения. Каждые четыре года прибавлялся (как в високосный год) 6й день празднования национальных игр.

Дни месяцев отныне не посвящались именам христианских святых, а символизировали цветы, плоды, овощи, животных, сельскохозяйственные орудия и т.д. Вместо воскресенья праздновался каждый десятый день – "декади". Остальные дни декад назывались по их номерам: "примиди", "дуиди", "триди", "квартиди", "квантиди", "секстиди", "септиди", "октиди", "номиди".

Революционный календарь использовался во Франции до 1 января 1806 года, после чего его вновь заменили на григорианский.

Памятная медаль в ознаменование внедрения метрической системы. Фото Менкова А.М.

Система мер и весов

Вопрос единства измерений приобретал всё большее значение для человечества по мере развития торговли и повторяемых производств. Многие учёные разных стран стремились преобразовать хаотическую совокупность единиц измерения в устойчивую систему единиц, производную от естественных мер. Научный фундамент такой системы был заложен французским астрономом Г. Муттоном в XVII веке.

В 40-х годах XVIII века Буге и Кондамин предложили принять за единицу длины длину секундного маятника. Спустя полвека 9 марта 1790 года епископ Талейран (Talleyrand-P?rigord) на Ассамблее Национального Учредительного собрания прочитал доклад, в котором он на основе анализа различий основных мер и весов, употребляемых в городах и регионах Франции, указал на необходимость их упорядочения. В результате 8 мая по предложению Академии наук Национальным собранием был издан Декрет об учреждении новых стандартов измерения и организации комиссии для измерения длины секундного маятника, как единицы длины и разработке на её основе системы единиц измерения. В эту комиссию вошли такие учёные как: Лавуазье, Кулон, Бриссон, Бордо, Лагранж, Монж, Лаплас и Кондорсе.

26 марта по предложению комиссии последовал Декрет, утверждающий длину четверти меридиана, как основу новой системы измерений, базирующейся на измеренных прототипах, взятых из самой природы с тем, чтобы её могли воспроизвести все нации. Длина же секундного маятника, как единица длины, была отвергнута, так как измерения в различных пунктах земли показали его различную длину. В частности, по современным измерениям в Париже его длина равна 0,99387 м, в Лондоне - 0,99412 м, на ширине 45? - 0,99356 м, а на экваторе – 0,99098 м.

Новая система измерений должна была заменить собой старую, существующую со многими локальными вариациями одних и тех же величин единиц измерений.

Здесь мы приведём парижский вариант старинных линейных и весовых величин измерений.

В этой системе наибольшей единицей измерения длины являлся Парижский туаз (toise-фр.), первый эталонный образец которого был установлен для общественного пользования в первой трети XVII века на колонне портала парижской крепости Шатле (Grand Ch?telet), построенной в начале XII века Людовиком VI для охраны моста Менял. В начале XIII века крепость служила штаб-квартирой Прево (Prevot de Pais) Парижа, возглавлявшего в числе прочего союз речных торговцев, которому в 1220 году король Филипп-Август передал полномочия по хранению мер и весов.

В 1668 году эталонный туаз был заменён новым образцом, так как старый получил искажение вследствие деформации портала замка. Новый образцовый туаз был короче предыдущего (деформированного) на 5 линий (11,28 мм) и представлял собой металлический стержень с выступами на концах, расстояние между которыми и соответствовало длине туаза равной 1,94904 м. Туаз делился на 6 футов. Фут (pied-фр.) равнялся 0,32484 м и в свою очередь делился на 12 дюймов. Дюйм (pouce-фр.) равнялся 27,07 мм и делился на 12 линий. Линия (ligne-фр.) равнялась 2,2558 мм и делилась на 12 точек. Точка (point-фр.) была равна 0,187983 мм.

Старинная единица измерения веса – французский фунт (livre – фр.) ? был равен 0,489504 кг и делился на две марки. Марка равнялась 244,752 г и делилась на 8 унций. Унция равнялась 30,594 г и делилась на 8 драхм. Драхма равнялась 3,824 г и делилась на 3 динария. Динарий равнялся 1,275 г и делился на 24 грана. И, наконец, гран равнялся 0,053 г. Образцовая гиря, применявшаяся ещё с конца XV века, весила 25 фунтов и представляла собой металлический стакан с рядом вложенных в него, наподобие матрёшек, пропорционально уменьшающихся в размерах стаканчиков, меньший из которых весил 1 драхму.

Для большей наглядности соотношения единиц измерений сведены в таблицы 1 и 2.

В июне 1792 года Жан Батист Деламбр (Jean Batiste Jaseph Delambre) и (Pierre-Francois M?chain) приступили к измерению дуги меридиана от Дюнкерка до Барселоны. Эти измерения продлились до 1798 года.

И вот уже революционное правительство Франции 11 августа 1793 года издаёт закон, учреждающий первую систему измерений, основанную на измерении длины меридиана. Также этим законом принимается единица линейных измерений, равная десятимиллионной части четверти меридиана, которая была названа метром (от греческого metron – мера) и новый способ образования кратных единиц измерения и их долей с помощью десятичных множителей и их приставок: мили, санти, деци, дека, гекто и кило. Соответственно кратными единицами метра становились: дециметр (1/10 метра), сантиметр (1/100 метра), миллиметр 1/1000 метра), а также, декаметр (10 метров), гектометр (100 метров), километр (1000 метров) и мириаметр (10000 метров).

При этом временное значение метра, равное 3 футам 11,44 линиям вычисляется исходя из измерений дуги парижского меридиана от Дюнкерка до Collioure, проведённых ещё в 1739-1740 годах.

Также принимается единица измерения веса равная весу кубического сантиметра чистой воды при наибольшей её плотности (при 4 ?С) с десятичным делением: дециграмм (1/10 грамма), сантиграмм (1/100 грамма), миллиграмм (1/1000 грамма). Весовые величины больше одного грамма должны были обозначаться цифрами (5 грамм, 10 грамм и т.д.). Впрочем, могли употребляться названия декаграмм (10 грамм) и гектограмм (100 грамм). Вес в 1000 грамм был назван килограммом или кило. Вес в 100 кило был назван квинталь (метрический центнер), в 1000 кило – метрическая тонна.

Предполагалось ввести десятичные единицы углов и времени. За единицу измерения углов принималась 1/100 часть развёрнутого угла, названная град, а также метрическая минута и метрическая секунда, равные соответственно 1/10000 и 1/1000000 частям развёрнутого угла. Время предполагалось измерять десятичным часом, десятичной минутой и десятичной секундой, равными соответственно 1/10, 1/1000 и 1/100000 суток. Однако десятичные единицы измерения углов и времени не прижились и были отменены в 1795 году.

Законом от 22 октября 1793 года была определена форма, размеры и конструкция прототипов эталонов длины, площади, объёма и веса.

После нескольких лет исследований и измерений, необходимых для установления точных величин единиц измерений, популяризации новой системы измерений в обществе и вынесения её на рассмотрение международной научной общественности, к середине 1799 года были изготовлены платиновые прототипы метра и килограмма. Основой для их установления послужило окончание измерения дуги меридиана от Дюнкерка до Барселоны и вычисление на базе этих измерений длины четверти меридиана от полюса до экватора, которая составила 5130740 туазов (против ранее вычисленных 5132430), из чего следовало, что один метр должен быть равен 3 футам 11,296 парижским линиям. Прототип килограмма равнялся 18827,15 гран.

4 мессидора 7 года (22 июня 1799 г.) эти прототипы были сданы на хранение в Национальный архив, а Закон, вводивший их в качестве эталонов, был издан 19 фримера 8 года (10 декабря 1799 года). Таким образом, начала устанавливаться метрическая децимальная система.

Однако Наполеон своим декретом в 1812 году фактически отменил применение метрической системы, предложив вновь считать за единицу длины туаз, равный 2 метрам и делящийся на 6 футов (12 дюймов x 12 линий). Вместо килограмма вводился фунт, делящийся на 2 марки (8 унций x 8 гросов x 72 грана). 1 гран = 0,053 грамма.

И только 4 июля 1837 года по представлению министра Гизо был издан закон, запрещающий, начиная с 1 января 1840 года, проводить измерения, кроме как на основе метрической децимальной системы по первоначальным платиновым образцам 1799 г.

В ознаменование этого события людям, внесшим наибольший вклад в развитие и внедрение метрической системы, стали вручать памятную медаль, учреждённую ещё законом от 19 фримера 8 года на которой был выбит девиз "A tous les temps, ? tous les peuples" ("На все времена, для всех народов").

Памятниками введения метрической системы являются также мраморные плиты с выбитыми на них метром и металлические образцы метра, установленные на некоторых общественных зданиях в Париже.

Принятая в революционной Франции метрическая система мер в конечном итоге завоевала Европу, правда для этого потребовалось более 80 лет осознания преимущества французской системы мер по сравнению с разнообразными национальными европейскими системами измерения. Выяснилось, что металлические эталоны длины можно сравнивать друг с другом с меньшей погрешностью, чем при сравнении любого такого эталона с четвертью земного меридиана, а точность сравнения металлических эталонов веса друг с другом, гораздо точнее сравнения любого подобного эталона с массой соответствующего объёма воды. Поэтому в 1872 году Международная комиссия по метру приняла за эталон длины "архивный" метр, хранящийся в Париже "Такой как он есть". Точно также за эталонный был принят и "архивный" килограмм.

"Архивные" килограмм и метр, принятые за эталоны в 1872 году Международной комиссией. Фото из книги "L' aventure du m?tre".

В результате 20 мая 1875 года 17 государств подписали Метрическую конвенцию, в силу которой метрическая система мер и весов была принята под покровительство договаривающихся государств. А в 1889 году в Париже собралась "Первая генеральная конференция мер и весов", которая утвердила международные прототипы метра и килограмма и распределила между подписавшими метрическую конвенцию по жребию по две специально изготовленные платиноиридиевые копии.

Отныне международный эталон метра, в отличие от определения, данного ему основателями метрической системы, определялся как расстояние при 0 ?С между осями двух штрихов нанесённых на эталон из сплава платины (90%) и иридия (10%) и хранящегося в Международном бюро мер и весов в Севре близ Парижа.

Международный эталон килограмма представлял собой цилиндр высотой 39 мм и диаметром 39 мм, сделанный также как и эталон метра из сплава платины и иридия. По современным измерениям масса севрского эталона килограмма несколько отличается от задуманного основателями метрической системы, определявшегося как масса 1 дм2 воды при температуре 4? С и нормальном атмосферном давлении и равна 0,999973 кг.

Во Франции применялась ещё одна внесистемная единица измерения длины – локоть. С 1745 года он был равен 3 футам 7 дюймам 10 5/6 линиям (1188,4478 мм). В 1799 году после уточнения длины метра локоть был определён в 1188,445 мм.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.З.Азерников, Н.Ф.Василькова. Менделеев – метролог. Москва. 1969 г.

2. В.А.Петров. Орудия, отбитые у неприятеля в 1812 году. Москва. 1911 г.

3. В.И.Соловьёв. ВНИИМ им. Менделеева. Ленинград. 1967 г.

4. Н.А.Шостьин. Очерки истории русской метрологии. Москва. 1975 г.

5. К.Джонс. Париж. Биография великого города. Москва 2006 г.

6. L' aventure du m?tre. Mus?e national des techniques – CNAM. Paris. 1989.

7. Louis Marquet, Albert le Bouch. L' epopee du m?tre. Paris. 1989.