Зигмунд Перля - О станках и калибрах
Во время перевозки северного туаза корабль потерпел крушение. Туаз спасли, но величина его претерпела такие изменения, что им уже нельзя было пользоваться как образцовой мерой. Перуанский же туаз был благополучно доставлен в 1747 году во Францию. К этому времени французский эталон туаза, изготовленный в 1668 году, пришел в негодность. И вот 16 мая 1766 года перуанский туаз был провозглашен основным эталоном французских линейных мер.
Новый туаз служил эталоном французских линейных мер до введения метрической системы и явился ее основой. Именно этой мерой французские ученые произвели измерения длины меридиана. Длина эта, выраженная в туазах, будучи разделена на 40 000 000, давала величину {103} метра или 0,51307407 туаза. Таким образом, туаз оказался равным 1,9490363 метра, приближенно 1,95 метра.
Измерение было произведено точными способами, которыми располагает специальная наука — геодезия. Способ этот называется триангуляцией. Для простоты представим себе, что наша земля — правильный шар. Практически невозможно измерить меридиан земного шара путем укладывания на всем его протяжении специальных измерительных стержней — жезлов, которыми пользовались французские ученые. Горы, леса, реки, моря, пропасти и, наконец, огромная величина земного шара — все это исключает возможность непосредственного измерения. Небольшую же часть меридиана (от 5 до 15 км), выбрав наиболее ровный участок, можно измерить непосредственно, укладывая вдоль него точно вымеренные стержни. Такой участок называют «базисом». Его конечные точки тщательно отмечаются. Дальше измерение идет уже расчетным путем с помощью геометрических и тригонометрических вычислений.
Земной шар представляет собой тело вращения особой формы, носящее название «геоид». По форме это тело вращения весьма близко к сфероиду (шару). Наибольшая разность расстояний от двух точек на поверхности геоида до его центра не превышает 100 метров. Величина эта, разумеется, весьма мала по сравнению с поперечником земли. Все же, чтобы устранить влияние на расчет даже этого незначительного отклонения, измерение дуги меридиана произвели дважды, выбирая базу на разных участках меридиана. Одна была выбрана по возможности ближе к экватору, другая — к полюсу. Среднее значение полученных измерений было принято в качестве правильной величины дуги меридиана. Когда в 1735—1737 годах производили измерение градуса меридиана, то наряду с одним измерением от базы, выбранной в Перу, произвели и второе измерение от базы, выбранной в Лапландии (на том же меридиане).
Пользуясь таким способом, французские ученые Мешен и Деламбр измерили дугу парижского меридиана между городом Дюнкирхеном (Франция) и городом Барселоной (Испания). Одна база была выбрана около города Мелюн, а другая — в районе города Перпиньян. Для измерения были использованы новейшие достижения {104} измерительной техники и геодезии, все возможности науки того времени. В результате этого измерения, длившегося шесть лет (1792—1798), была получена новая единица длины — метр (от греческого слова, означающего «мера»), величина которого, как тогда были уверены ученые, всегда может быть восстановлена путем нового измерения длины парижского меридиана.
Таким образом, основной эталон метра являлся как бы копией природного неизменного образца. Метр стал основной мерой новой, метрической, системы линейных мер.
Метрическая система
Французская комиссия мер и весов во времена Французской революции так отзывалась о новой системе: «Определение этих мер и весов, взятое из природы и тем самым освобожденное от всякого произвола, будет ныне устойчивым, непоколебимым и неизменным...»
Права ли была комиссия? Не совсем. И в самом главном, пожалуй, вовсе неправа, а именно в том, что основная единица новой системы — метр — будто бы освобождена от всякого произвола. Когда французские ученые измерили меридиан, они определили метр, как 1/40 000 000 его часть. Следовательно, длина земного меридиана, проходящего через Париж:, равнялась по их расчету 40 000 000 метров. Но позднейшие измерения Парижского меридиана показали, что его длина несколько больше, а именно — на 3423 метра. Таким образом, первый основной эталон метра, изготовленный по результатам первого измерения и утвержденный в 1799 году, оказался фактически меньше 1/40 000 000 части меридиана. Переделывать его не стали. Результаты новых измерений меридиана могли оказаться отличными от первых двух.
Величина первого метра, так называемого «архивного прототипа» (от греческого слова, означающего «первообраз»), изготовленного из платины, осталась международным эталоном. Но он потерял значение «природной» меры и оказался такой же условной мерой, как и английский ярд.
Огромным достоинством новой системы мер явилась ее десятиричность. Каждая величина этой системы образуется путем деления или умножения основной меры на число, кратное 10. Основная мера — метр, — деленная на 1000, 100, 10, дает соответственно миллиметр, сантиметр {105} и дециметр, а умноженная на 1000 — километр (умножение метра на 10, 100, 10 000, 1000 000 дает соответственно декаметр, гектометр, миниаметр и мегаметр, но эти величины, вернее наименования, неупотребительны). Все вычисления по новой системе производятся очень легко.
Заслуга французских ученых заключалась в том, что они ввели в систему мер десятиричную систему исчисления, которая зародилась еще в древние времена, когда человек считал по пальцам рук (десять пальцев). Индусы вооружили эту примитивную, но удобную систему счета изобретенными ими цифрами от 0 до 9. В XIII веке эта система проникла в Европу.
Вторым преимуществом новой системы явилось установление твердой зависимости между линейными и весовыми мерами. Вообразите себе куб чистой дестиллированной воды со стороной, равной одному сантиметру, и при температуре в 4 градуса (температура воды наибольшей плотности). Вес этого куба и был принят за основную весовую единицу метрической системы и назван граммом. Умножая грамм на 1000, на 100 000 и на 1 000 000, мы соответственно получаем килограмм, центнер и тонну, а разделив на 1000,— миллиграмм, наиболее употребительные наши весовые величины. У вавилонян еще задолго до нашей эры весовые меры тоже были связаны с линейными мерами и с единицами времени. Вавилонская весовая единица — «талант» (большой талант = 60,6 кг, малый талант = 30,3 кг) представлял собой вес воды, заполняющей сосуд определенного объема и вытекающей из него при постоянных условиях в определенный промежуток времени.
7 апреля 1795 года — день объявления Национальным конвентом французской республики закона о введении метрической системы мер и весов — следует считать днем рождения метра как эталона длины, выступившего в качестве кандидата на звание международного прототипа. К этому времени в мире господствовал английский ярд, насчитывавший уже несколько сот лет существования. Подразделения ярда — дюйм и фут — прочно утвердились в промышленности и торговле ряда передовых стран. Дюймовая система укрепилась на занятых позициях, и метр был встречен враждебно. Именно то, что метрическая система упрощала технику отсчетов и {106} была призвана к созданию единого мерительного языка во всем мире, сообщало новой системе революционный интернациональный характер.
Метр имел много врагов в самой Франции. Французский император Наполеон в 1809 году отменил метрическую систему. Но преимущества ее все же были слишком очевидны. К этому времени метр, как сказано выше, уже потерял свое значение природной меры, но стройность системы и легкость практического ее применения благодаря десятиричности обезоруживали противников. Только что нарождавшееся производство взаимозаменяемых деталей машин уже настоятельно требовало в качестве условия своего развития единой измерительной базы.
В 1836 году метрическая система была восстановлена во Франции и с этого времени шаг за шагом отвоевывала позиции у ярда.
И все же к новой, прогрессивной системе мер многие относились недоброжелательно.
Но вот в 1868 году с трибуны Первого съезда русских естествоиспытателей (в Петербурге) на весь мир прозвучали страстные, проникновенные слова «Заявления о метрической системе» великого русского ученого Д. И. Менделеева:
«Объединение народов останется мечтою мира и прогресса, пока не подготовлены к тому пути. До сих пор, кроме стихий, только печатное слово, торговля и науки скрепляют интересы народов. Это крепкие связи, но не всесильные. Подготовлять же связь крепчайшую обязан каждый, кто понимает, что настанет, наконец, желанная пора теснейшего сближения народов... Воздухоплавание, попытки отыскать мировой язык и всеобщие письмена, международные выставки, даже самые стачки — маяки на этом долгом пути.
Есть между этими попытками одна, не стоящая ни миллионов, как выставки, ни громадных усилий опыта и ума, как воздухоплавание, — это попытка склонить народы к единству мер, весов и монет.
