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.
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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!
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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.
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