CHANGE.WORLD: Despre măsura lucrurilor

Metrul, kilogramul, secunda. Ni se pare că am cunoaște aceste măsuri ale distanței, masei, timpului, dintotdeauna, că ne-am născut cu ele. Și totuși, ele sunt doar convenții, înțelese și acceptate doar cu câteva generații în urmă. Corpul omenesc a fost sistemul de referință pentru măsurarea dimensiunilor în antichitate și pentru o bună parte a istoriei omenirii. Lungimile erau definite în ‘picioare’, ‘coți’,’palme’ și ‘degete’.  Lipsa unei unități de măsură comune pe diferite meleaguri ale lumii ducea la probleme în aprecierea distanțelor sau în schimburile comerciale. ‘Piciorul regelui’ (pied du roi) introdus în anul 790 de împăratul Charlemagne și recunoscut în mare parte din Europa avea 32,5 de centimetri, cu un centimetru mai scurt decât ‘piciorul belgian’ folosit în Anglia Evului Mediu. Am putea glosa pe această temă observând că dacă imperiul lui Charlemagne a fost într-un fel, istoric, prima ‘Uniune Europeană’, englezii au făcut încă de pe atunci excepție. Până în ziua de astăzi unele dintre cele mai disputate momente în meciurile de fotbal sunt cele legate de măsurarea de către arbitri a celor 9,15 metri dintre punctul din care este executată o lovitură liberă și ‘zidul’ apărătorilor. Nici în ceea ce privește cântărirea maselor situația nu era mai stabilă. ‘Talentul’, menționat și în Biblie, definit că masa de apă necesară umplerii unei amfore, era folosit încă din antichitate, doar că grecii, romanii, egiptenii și babilonienii foloseau fiecare amfore de forme și dimensiuni diferite. Rezultatul: diferențe între 26 de kilograme (talentul grecesc) și peste 32 de kilograme  (talentul roman).

Chiar și în cadrul spațiilor culturale mai unitare sau pe teritoriile statelor centralizate, definirea nu a fost consistentă până cu vreo două secole în urmă. În Franța lui Ludovic al XIV-lea distanțele erau măsurate în leghe (‘lieues’) care difereau însă între ceva mai mult de 3 kilometri în nord și aproape 6 kilometri în sudul regatului. În țările românești situația era similară, lucru firesc țînând cont de fărâmițarea politică din cea mai mare parte a istoriei. ‘Degetul’ moldovean avea 28 de milimetri față de cei 25 de milimetri ai degetului muntean. Palma moldoveană de zece degete era și ea proporțional mai mare decât cea munteană. Stânjenul (urmașul unității romane ‘stadium’) din Moldova măsura 2,23 metri, în timp ce în Valahia el a diferit între 1,97 metri pe vremea lui Șerban Vodă și 2,02 metri în timpul lui Constantin Brâncoveanu. În Transilvania se folosea stânjenul austriac sau ‘klafter’ cu dimensiunea de 1,8965 metri. Unitățile de capacitate și greutate difereau și ele. Litra moldovenească avea 0,38 de litri in timp ce cea valahă cuprindea doar 0,322 litri. Ocaua din Moldova cântărea 1,291 kilograme, spre deosebire de cea din Valahia care avea 1,272 kilograme. În mod destul de sistematic, unitățile de măsură moldovenești au fost de-a lungul timpului ceva mai mari decât cele cu același nume din Muntenia. Nu am găsit nicio teorie care să explice acest fenomen.

Un paradox istoric face ca ideea unui sistem internațional de unități de măsură bazat pe multiplii de 10 (sistem decimal) să fi fost pentru prima dată formulată în mod detaliat de un filosof și naturalist britanic pe nume John Wilkins, în 1668. Regăsim această tema în diverse variații și propuneri circulate internațional în toată perioada iluminismului, dar realizarea ei practică a avut loc doar după Revoluția Franceză, când ocupația unei mari părți a Europei de către trupele napoleonene a favorizat aplicarea unitară a sistemului cristalizat în zelul schimbărilor revoluționare. Legea franceză prin care se instituie ‘sistemul de măsuri uzuale’ datează din 1799, dar a durat aproape jumătate de secol până când Franța însăși a adoptat sistemul. Tratatul Metrului semnat în 1875 a consfiintit adoptarea sustemului metric decimal ca standard științific internațional. El a fost aplicat în viața civilă a majorității țărilor lumii încă de la sfârșitul secolului al 19-lea. Excepțiile cele mai notabile au fost Anglia și Statele Unite, rămase adepte ale sistemului numit imperial. După aderarea la Uniunea Europeană, Anglia a început treptat să adopte și ea sistemul metric (cu notabila excepție a ‘pint’-ului de bere), lăsând fostele colonii ale imperiului numite astăzi Statele Unite să rămână ultima principală utilizatoare a sistemului imperial (celelalte două țări sunt Liberia și Myanmar). Dar nici în cadrul fostului imperiu lucrurile nu stăteau exact la fel.  Un ‘pint’ de bere băut în Anglia este cu vreo 20% mai voluminos decât unul consumat în Statele Unite, și nu am zis nimic despre calitatea berii!

Tratatul (sau Convenția) Metrului semnat la 20 mai 1875 a încredințat administrarea Sistemului Internațional (SI) de măsurători unei organizații numite Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri (BIPM – după inițialele sale franceze), organizație care numără 60 de state membre între care și România. Pavilionul Breteuil de la Sevres, în Franța, este sediul organizației. Aici se află, printre alte obiecte cu valoare practică și istorică, și prototipul internațional al kilogramului (IPK), construit dintr-un aliaj compus din 90% platină și 10% iridiu, care constituie împreună cu șase replici exacte ale sale, etalonul internațional al kilogramului începând cu anul 1889. Copii oficiale ale IPK sunt realizate de fiecare țară care aderă la SI, comparate și re-etalonate la intervale de aproximativ 40 de ani. Re-etalonarea este necesară deoarece chiar și în condițiile extrem de precise pe care le dictează specificațiile tehnice atașate tratatului, există variații în timp, care dau naștere unor diferențe între etaloanele naționale.

Toate acestea se vor schimba începând cu data de 20 mai 2019. A 26-a Conferință Internațională a Greutăților și Măsurilor a adoptat la 16 noiembrie 2018 la Versailles cea mai importantă revizie în istoria sistemului internațional (SI) de măsuri. Toate cele șapte unități de măsură de bază, inclusiv kilogramul,  vor fi de la acea dată bazate pe constante fizice din natură. De asemenea crește interdependența între aceste unități de măsură. Epoca etaloanelor internaționale se încheie.

Cum este conceput și cum funcționează noul sistem internațional? Reforma a început în 1967, când secunda, unitatea de măsură a timpului, și-a schimbat referința de la perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale la ceasul atomic al elementului cesium, ceea ce duce la deviații de o secundă la 1,4 milioane de ani. A urmat candela, unitatea de măsură a luminozității, redefinită în 1979 ca luminozitatea unei surse luminoase în culoarea verde a spectrului vizibil (cea mai sensibilă parte a spectrului pentru ochiul omenesc). Metrul a abandonat în 1983 etaloanele fizice și a fost redefinit ca a 1/229,792,458-a parte din distanța parcursă de lumină într-o secundă. Aceasta a fost și prima unitate de măsură nouă derivată, definiția metrului fiind dependentă de cea a secundei, reformată în 1967. Reforma actuală cuprinde încă patru unități de măsură: a masei (kilogramul), curentului electric (Ampere), temperaturii (Kelvin sau grade Kelvin) și cantității de substanță chimică (mol). Noua definiție a kilogramului va transformă etalonul IPK într-o piesă de muzeu. Noua vedetă a sistemului internațional SI se numește balanța Kibble, cunoscută anterior ca balanța Watt și rebotezată în 2016 după numele inventatorului ei, Bryan Kibble de la Laboratorul Național de Fizică al Marii Britanii. Balanța Kibble măsoară masa determinând cantitatea de energie necesară pentru a echilibra masa prin forță electromagnetică. Cantitatea de energie necesară echilibrării a exact 1 kilogram depinde de o constantă naturală numită constanta Planck (prescurtată h), care face legătura între energia unui foton și frecvența luminozității sale. O energie echivalentă cu 6,62607015×10³⁴ h echilibrează un kilogram. Deoarece energia este măsurată în Joule (kilogram x metru pătrat / secundă), definiția kilogramului este dependentă de definiția secundei și a metrului, dar aceste două probleme sunt acum deja rezolvate.

Pare complicat? Poate că și este puțin mai complicat decât în vechiul sistem, dar două avantaje importante sunt deja vizibile. Primul este constanta in timp. Etaloanele fizice, cât de precise erau ele, conduceau la diferențe de măsurători vizibile numai după câțiva ani, și implicau și cheltuieli periodice semnificative de păstrare, verificare, și re-etalonare. Al doilea este repetabilitatea. Noile definiții permit crearea de ‘etaloane virtuale’ oriunde și oricând. Sistemul devine cu adevărat universal și are șanse să însoțească omenirea pentru multă vreme.

(Articolul a aparut iniţial in revista culturală ‘Literatura de Azi’ – http://literaturadeazi.ro/)