Molte unità di lunghezza
derivano da grandezze antropomorfe (piede, pollice etc..). Da cosa origina
il metro ? (Stefano Caliesti)
È universalmente accettato che la prima importante tappa nello
sviluppo dei concetti relativi alle misure sia stata antropomorfica: in
essa le principali unità di misura sono parti del corpo umano.
Gli uomini misurano ciò che li circonda con se stessi (piedi, braccia,
dita, palmi,…) e questo è davvero un sistema primitivo e
antichissimo. Certo, anche i primi esseri umani ad usare queste unità
dovevano essere consapevoli che la lunghezza del proprio braccio o del
proprio piede era diversa da quella di un’altra persona, ma agli
inizi le differenze individuali non sembravano importanti considerato
il basso livello di precisione richiesto per le misurazioni di quei tempi.
Solo successivamente questo sistema raggiunse un livello di astrazione
e si passò, così, da un periodo caratterizzato da unità
di misura individuate da rappresentazioni concrete ad un periodo in cui
siamo ormai in presenza di concetti astratti (si passa, per fare un esempio,
dal mio piede al piede in generale). In altre parole il piede, il passo,
il palmo furono standardizzati. Da allora le diverse misure antropomorfiche
poterono assolvere molto bene, e per lungo tempo, la loro funzione nelle
relazioni umane, all’interno delle rispettive società. Queste
unità furono però caratterizzate da grande eterogeneità,
in quanto cambiavano con il trascorrere del tempo, ed erano diverse da
nazione a nazione, da regione a regione, spesso da città a città.
Bassorilievo metrologico greco. Oxford, Ashmolean Museum
Un sistema di misura basato su unità universali si affermò
solo con la Rivoluzione Francese e la nascita della società moderna,
in un momento storico in cui tale obiettivo era ormai divenuto auspicabile
e compatibile con quegli ideali di universalità e di razionalità
che hanno così fortemente caratterizzato la filosofia illuminista.
Il 26 marzo 1791 l'Assemblea Costituente Francese istituì la Commissione
Generale dei Pesi e Misure ed adottò, per la lunghezza, un’unità
equivalente a un decimilionesimo della distanza tra il Polo Nord e l’Equatore.
L’Assemblea decretò solennemente:
Considerando che per arrivare a stabilire l’uniformità dei
pesi e delle misure è necessario fissare un’unità
di misura naturale e invariabile e che il solo mezzo per estendere questa
uniformità alle nazioni estere e per esortarle a decidere insieme
su un sistema di misure è di scegliere un’unità che
non conservi niente di arbitrario né di specifico ad alcun popolo
della terra[…]adotta la grandezza del quarto di meridiano terrestre
come base del nuovo sistema di misure.
Questa unità fu chiamata metro, dal greco metron che significa
una misura (la metrologia è la scienza della misura).
La misura del quarto di meridiano fu completata nel novembre del 1798
e la costruzione del modello definitivo del metro venne realizzata nel
giugno del 1799. Il 22 dello stesso mese il prototipo fu presentato al
Consiglio degli Anziani e dei Cinquecento, e successivamente depositato
agli Archives Nationales. Questo prototipo, di platino, era una sbarra
a sezione rettangolare di 25,3 x 4 mm.
Nel Novecento gli sviluppi della fisica atomica permisero di elaborare
dei metodi per la misurazione di una lunghezza che erano di gran lunga
più esatti di quelli del passato. Dopo uno studio intensivo della
luce emessa da lampade che usano sostanze diverse, nel 1960 l’XI
Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure scelse una particolare radiazione
di color rosso-arancio per ridefinire il metro (in dettaglio come quella
lunghezza che equivale a 1.650.763,73 lunghezze di onda nel vuoto della
radiazione che corrisponde alla transizione tra i livelli 2 p 10 e 5 d
5 dell’atomo di Krypton 86)  .
Un ulteriore passo avanti nella ricerca di universalità fu realizzato
poi su un suggerimento che il fisico tedesco Max Plank 
aveva avanzato sin dal 1889. Plank aveva suggerito di basare il sistema
di unità su valori assegnati per convenzione ad alcune costanti
fondamentali della fisica (ad esempio la velocità della luce, la
costante di Plank, la costante di Avogadro
) che riassumono le informazioni più profonde di quanto noi conosciamo
sulla realtà. La prima (parziale) realizzazione del progetto di
Plank è avvenuta così nel 1983 (XVII CGPM) 
dopo l’attenta considerazione di differenti alternative, la costanza
della velocità della luce è stata adottata quale principio
fondamentale assegnando ad essa il valore convenzionale c = 299792458
m/s. Il metro è ora di fatto un'unità derivata: è
il tragitto percorso dalla luce nella frazione 1/299792458 di secondo.
La decisione di ridefinire il metro nacque in particolare dalla insoddisfazione
degli studiosi verso la precedente definizione, generata dalla limitazione
dell’accuratezza con la quale poteva essere realizzato il campione
del metro usando la specifica radiazione arancio di una lampada di Krypton-86
.
Realizzazione del metro campione secondo l’adozione
della XVII CGPM
(si fa ricorso alla luce emessa da un laser ad elio-neon stabilizzato
allo iodio).
Sevres, Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure.
Questa succinta soluzione (“Le mètre est la longueur du
trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée
de 1/299,792,458 de seconde” nel linguaggio ufficiale del 1983 del
Sistema Internazionale, sistema conosciuto nel passato come Sistema Metrico
Decimale) è anche un eccellente compromesso fra differenti esigenze,
in quanto fu ovviamente necessario trovare una formulazione adatta a scopi
diversi; una formulazione che potesse essere capita nelle scuole e fosse
sufficiente per i requisiti della metrologia legale e allo stesso tempo
soddisfacesse anche le richieste sofisticate della scienza moderna, ai
più alti livelli di accuratezza.
(Paolo Agnoli – Fisico)
Nota redazionale SxT
Segnaliamo ai nostri web-nauti una interessante ricerca di P.
Agnoli e G. D'Agostini sul rapporto tra il metro e il pendolo 
. Segnaliamo anche l'articolo
di Edward Tenner ( storico e docente a Princeton) sul numero di maggio
2005 di Technology Review rivista on-line del MIT che cita appunto la
ricerca di P.Agnoli e G.D'Agostini
|
