Mesurer

Mesurer, c'est différent de compter. On imagine aisément quelles quantités l'homme a eu très tôt besoin de mesurer:

- les longueurs, pour les déplacements, le cordage, les constructions, ...
- les surfaces, pour les terrains, les tissus, ...
- les volumes, pour le vin, l'huile, ...
- les poids, pour la viande, le métal, la pierre de valeur, ...

Le plus facile est de tenter de réduire un mesurage à un comptage: plutôt que de mesurer un volume de vin, on comptera les outres qui le contiennent. Cela marchera, ... à condition que toutes les outres soient d'égale contenance. C'est à quoi veillera le marchand. Puis le seigneur imposera un format à tous les marchands.

Etalons

Le format de l'outre, c'est ce que l'on appelle un étalon. Si l'étalon est accepté par tous, mesurer une quantité, ce sera la comparer à l'étalon: évaluer combien de fois elle contient l'étalon.

La définition des étalons est intimement mêlée à l'histoire des peuples et du monde, comme on le conte fort bien, par exemple, ICI. Au fur et à mesure que s'unifiait la France, par exemple, la définition des étalons passait du pouvoir des seigneurs locaux et régionaux à celui du roi de France. Puis la République et l'Empire parachevèrent ce travail de centralisation.

Aujourd'hui, les étalons se définissent au niveau mondial, de manière de plus en plus raffinée.

 

L'exemple de la longueur: le mètre, qui nous conduit à la seconde

Dans les premiers temps, on fit grand usage des diverses parties du corps: on utilisa le pied, le pouce, la coudée, ... On fut ensuite à la recherche de définitions moins subjectives et plus scientifiques.

On sait que la période d'oscillation d'un pendule, en un lieu donné, ne dépend que de la longueur de celui-ci. Aussi plusieurs savants, au XVIIIème siècle, recommandèrent-ils comme unité de mesure de longueur celle du pendule dont la période d'oscillation est une seconde. Malheureusement, cette période d'oscillation varie selon la latitude, et de plus la définition ci-dessus fait dépendre la définition du mètre de celle de la seconde.

Entre 1889 et 1960, le mètre-étalon, internationalement reconnu, fut une barre de platine conservée (encore aujourd'hui) à température constante par le Bureau international des poids et mesures, au pavillon de Breteuil, à Sèvres (France).

Aujourd'hui, le mètre est défini comme la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1 / 299 792 458ème de seconde.

On remarquera que cette définition dépend à nouveau ce celle de la seconde, qui est d'un assez grand raffinement scientifique:
La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspopndant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de Césium 133(1967)

Cette mesure n'est pas à la portée de tout un chacun! Elle est à la portée des horloges atomiques. Leur fonctionnement est expliqué ICI.

En pratique, l'unité de temps est calculée en faisant la moyenne des résultats obtenus par plus de 300 horloges atomiques de par le monde. On estime à un millionème de milliardième la précision ainsi obtenue!

Etalonner

Imaginons que nous ayons inventé un appareil de mesure des distances fondé sur un procédé nouveau, par exemple la réflexion d'un rayon laser, dont la durée d'aller-retour est repérée sur un cadran au moyen d'une aiguille. Comment transformer cette indication en mesure de la distance? Bien sûr, la connaissance de la vitesse de la lumière va nous y aider. Mais pour nous assurer de la précision du dispositif, il nous faudra procéder comme suit:
1. mesurer la distance-étalon au moyen de notre appareil;
2. repérer la position de l'aiguille lors de cette mesure;
3. inscrire "1 mètre" en face de cette position;
4. procéder de même pour 2, 3, 0.5, 0.25, ... fois l'étalon.

Notre appareil sera dès lors étalonné. Il nous restera à le présenter à l'homologation auprès de l'organisme officiel chargé de le contrôler.