La fabuleuse histoire du mètre

Publié le 9 janvier 2023 par Gee dans Tu sais quoi ?

Le système métrique, c'est beau, c'est chouette, mais vous vous êtes peut-être déjà demandé d'où venait le mètre ? Eh bien on va voir ça !

La fabuleuse histoire du mètre

Le mètre. Parlons-en.

Avant le mètre, c'était le bazar. En général, on mesurait comme ça :

Un poteau. Un peu plus loin, un homme le regarde : « Bon, à vue de pif, le poteau est à trois pieds d'ici. » Une femme, accroupie : « Alors qu'à vue de pied, ça fait trente pifs. »

Ça nous venait des Romains et ça a donné le système impérial, avec son pied (foot) divisible en 12 pouces (inches) et correspondant à 1/3 de verge (yard).

Ce qui nous apprend que les Anglais ont, au choix, de très petits pieds ou des chibres gigantesques.

Un Anglais représenté les bras écartés et avec un très long rectangle noir au niveau de l'entrejambe : « On n'a pas précisé si c'était au repos ou pas. » Une flèche indique “inch” sur le pouce, une autre indique “foot” sur le pied, une autre “yard” sur le zgeg et une flèche “étalon” pointe sur l'Anglais.

Un problème nous apparaît immédiatement : ces mesures sont peu précises, en plus de pouvoir varier selon la pointure ou la température de l'eau.

Geekette, blasée : « C'est bon, t'as épuisé ton quota de blagues de teub ? » Gee : « Ouais. » Il ajoute discrètement : « Je ne vais pas évoquer la coudée qui s'appelle “cubit” en anglais. »

Bref.

Au XVII^e siècle, on commence à se dire que pour faire de la science sérieusement, ce serait bien d'arrêter de se mesurer les panards et de trouver une mesure universelle basée sur un phénomène naturel stable et reproductible.

Un pendule oscille. Scientifique, heureux : « Pour de petites oscillations, la période de battement d'un pendule ne dépend que de la longueur du fil… on n'a qu'à prendre comme mesure la longueur d'un pendule avec une période d'une demi-seconde ! » Autre scientifique : « Astucieux… et comment on détermine la seconde ? » Le premier : « Euuuh, un problème à la fois, s'il vous plaît. »

Le mètre était né !

Plus besoin d'étalons se détériorant avec le temps, le phénomène est reproductible partout… sauf qu'il y a un hic.

Scientifique : « Dites donc, j'ai apporté mon mètre mesuré avec un pendule en Guyane… C'est moi, ou il est plus court que celui de Paris ?! » Autre scientifique, paniqué : « Ah merde. »

Eh oui ! La pesanteur terrestre variant légèrement selon la latitude, cette belle mesure universelle… n'est plus vraiment universelle.

Gee : « Oui, et puis y'a d'autres trucs qui jouent aussi : la résistance de l'air, les changements de température… » Professeur Tournesol en train d'agiter un pendule : « … la présence d'énergies occultes… » Smiley : « Note au passage : que Tournesol soit considéré comme un “scientifique” avec son pendule de Mme Soleil, ça me fume. »

Qu'à cela ne tienne, on cherche alors un truc naturel qui soit vraiment invariable.

On se dit alors qu'on va se baser sur la taille de la Terre, vu que c'est un truc qui varie pas des masses.

Sauf si on se mange un astéroïde géant dans la tronche.

Là ça peut varier un peu.

Gee, pensif : « Ouais, enfin si on se mange un astéroïde suffisamment gros pour changer le diamètre de la Terre… on aura sans doute alors autre chose à faire que de se mesurer les arpions ou de secouer des pendules en Guyane. »

On va donc prendre une fraction d'un méridien.

Geekette devant un globe terrestre : « Un 20-millionième de méridien exactement. Vu qu'un méridien terrestre fait 20,003 931 millions de mètres, on avait déjà quasiment notre mètre actuel avec à peine quelques millimètres d'écart. » Smiley, goguenard : « À une verge près, hein, c'est pas une science exacte. »

C'est la mesure de la Méridienne de France sur le méridien de Paris qui donnera la longueur d'un mètre en 1798.

Je vous passe les détails sur la façon de mesurer ça, surtout avec les moyens de l'époque…

Vieux scientifique qui parle à un jeune scientifique à côté d'une immense pelotte : « Va tendre cette ficelle du pôle Nord au pôle Sud en passant par Paris, et coupe-la en 20 millions de morceaux. » Le jeune scientifique, estomaqué : « Euuuh… » Smiley : « Spoiler : c'était pas comme ça. »

On découpe une barre de platine qui fait la taille mesurée, et on en fait le mètre étalon.

Gee, à dos d'âne : « J'aurais bien fait un dessin avec un cheval, mais vous connaissez ma haine des chevaux. » Une flèche indique : « Ceci est un âne. »

On affine ensuite les mesures en corrigeant les estimations sur la taille d'un méridien… en on construit des étalons plus stables en platine iridié.

Reste le problème que ces étalons se dégradent avec le temps et que les méthodes pour les mesurer restent trop imprécises et compliquées à reproduire.

En 1960, on utilise donc une nouvelle méthode, plus fiable :

Jean-Michel Wikipédia lit une définition à Gee : « Le mètre est la longueur égale à 1 650 763,73 longueurs d'onde dans le vide de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux 2p10 et 5d5 de l'atome de krypton 86. »

Gee est sans voix.

Gee toujours sans voix, Jean-Michel Wikipédia regarde à droite.

Gee toujours sans voix, Jean-Michel Wikipédia regarde à gauche.

Gee : « Tu veux pas nous remontrer le coup du pendule ? » Jean-Michel Wikipédia est blasé.

Eh bien quelque part, on revient à la méthode du pendule : on mesure tout d'abord une durée, parce qu'on arrive à le faire d'une manière plus précise. Ainsi, en 1983, on définit le mètre comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en un 299 792 458^e de seconde.

Gee : « Et la lumière va à quelle vitesse, déjà ? » Jean-Michel : « 299 792 458 m/s. » Gee : « Mmh, y'aurait pas comme un truc cyclique là-dedans, Jean-Michel ? »

$Jean-Michel : « Alors en fait, non, car… La seconde est définie en prenant la valeur numérique fixée de la fréquence du césium, ΔνCs, la fréquence de la transition hyperfine de l'état fondamental de l'atome de césium 133 non perturbé, égale à 9 192 631 770 lorsqu'elle est exprimée en Hz, unité égale à s^{-1}.$

Gee est sans voix.

Gee toujours sans voix, Jean-Michel Wikipédia regarde à droite.

Gee toujours sans voix, Jean-Michel Wikipédia regarde à gauche.

Jean-Michel : « Enfin au départ, la seconde, c'était juste un 86 400<sup>e</sup> de journée terrestre. » Gee, soulagé : « Aaaaah. Bah commence par là ! M'a fait peur, ce con. »

Oui bon…

Pour la seconde comme pour le mètre, on est partis de phénomènes naturels facilement compréhensibles par l'être humain mais peu précis et instables…

… pour finir par les normaliser par des phénomènes physiques complexes mais précis et stables.

Gee : « Après, ça pourrait être pire. Pour les températures, on aurait pu prendre, comme origine, la température la plus basse observée pendant l'hiver 1708-1709 à Dantzig. » Smiley : « Le petit tacle au Fahrenheit pour finir cette BD, je valide. » Note : BD sous licence CC BY SA (grisebouille.net), dessinée le 6 janvier 2023 par Gee.