Новая система
Отец Габриель Мутон из церкви Святого Павла в Лионе предложил, чтобы Франция разработала совершенно новый набор десятичных весов и измерений, базирующийся на согласованной доле длины одной минуты дуги вновь измеренной полярной окружности планеты. Идея немедленно захватила у;мы ведущих ученых, но Жан Пикар не согласился с предложенным Габриелем Мутоном способом вычисления новой единицы линейного измерения длины. В противовес идее Мутона он вместе с Оле Рёмером (видным ученым из Копенгагена, долго жившим во Франции и Германии) предложил, чтобы новая линейная единица длины, на которой основывалось бы все остальное, базировалась на точной длине маятника с колебанием одна секунда времени.
«Секундный маятник»
Первым идею «секундного маятника» выдвинул Галелео Галилей, став первым в истории европейцем, активно экспериментировавшим с маятником, хотя правильные размеры секундного маятника позже установил англичанин Исаак Ньютон (1643–1727). Это приспособление особенно увлекло Ньютона, проводившего широкие эксперименты со всем, что имело отношение к земному притяжению. Ньютон рассчитал, что свободно качающийся маятник, расположенный в точке с координатами 45 градусов широты и с колебанием ровно одна секунда, будет иметь длину 39,14912 дюйма, что дает точность в пределах одной двадцатипятитысячной секунды. (Все это представляет большой интерес с точки зрения истории, и мы показали в предыдущей главе, что шумеры достигли того же результата на 3500 лет раньше.)
Ко времени Пикара и Мутона было установлено, что сила тяготения проявляется неодинаково в разных частях планеты, поскольку’ Земля представляет собой сплющенный сфероид, а не идеальную сферу. Астрономы, как представляется, отдавали предпочтение идее взять за основание новой линейной единицы секундный маятник, измеренный в Париже, но рассматривали и предложенный Ньютоном маятник, расположенный на широте 45 градусов, как и секундный маятник, рассчитанный для экватора.
Невзирая на горячие споры о том, как наилучшим способом решить вопрос о новой французской системе, дело не сдвинулось с места до тех пор, пока 14 июля 1789 года не произошло взятие Бастилии, ставшее искрой, воспламенившей революцию, которой было суждено навсегда изменить страну. До этого времени проблема несопоставимых весов и измерений отходила на задний план, потому что страну занимали более важные проблемы, но после революции, с установлением совершенно нового режима, стало возможным убедить население страны в необходимости изменить все, к чему привыкли люди за многие поколения, в том числе и относительно мер и весов
Прошел только год с начала Французской революции, и в 1790 году Конституционная ассамблея Франции получила доклад Шарля Мориса Талейрана Перигора, епископа Отана. Талейран был удивительной личностью и, конечно, не был ученым, однако он возродил предложение новой системы мер и весов, основанной на стандарте, определявшемся длиной маятника на широте 45 градусов (45 градусов находятся ровно на половине расстояния между экватором и полюсами).
Причина вмешательства Талейрана в подобные дела объясняется, возможно, тем, что он был успешным дипломатом. Почти точно в то же самое время, как революционная Франция задумалась о новой системе измерений, на другой стороне Ламанша, в Англии, ученые занимались тем же вопросом. Талейрану очень хотелось добиться прочного мира между Францией и Англией, его попытка осуществить это была воистину героической, но успеха не имела. Известно также, что у него были друзья в Британском Королевском обществе, как и в лондонских масонских ложах. Он предложил сотрудничество между Академией наук в Париже и Королевским обществом Лондона для установления длины секундного маятника с самой высокой степенью точности. В это время Людовик XV все еще цеплялся за французский трон, и Ассамблея приняла декрет с просьбой к Людовику написать английскому королю Георгу III. В письме должно было говориться:
«Парламент должен встретиться с Национальной Ассамблеей для фиксирования национальных единиц мер и весов с тем, чтобы комиссары Французской Академии могли встретиться в наиболее удобном месте с таким же числом членов Королевского общества с целью определить на широте 45 градусов или на любой другой предпочтительной широте длину (секундного) маятника и создать постоянный образец для всех мер и весов».
Скорее всего, Людовик не выполнил просьбы Французской Ассамблеи, так как в британских архивах нет никаких следов подобного письма. Людовик был обеспокоен своим положением и несомненно подумал, что навязать уже достаточно взбудораженной стране новую систему измерений было бы последней каплей. Почти одновременно с предложением послать письмо в Британию Ассамблея учредила Комиссию для выработки новой метрической системы. В ее состав вошли пять блестящих ученых. Это были Лаплас, Лагранж, Монж, Борда и Кондорсе. Составленный комиссией доклад был представлен Французской Академии 19 марта 1791 года.
На этот раз от концепции секундного маятника в качестве предпочтительного стандарта для новой линейной системы в той или иной степени отошли, поскольку после долгих дебатов с неохотой признали, что средства для точного измерения одной секунды времени не существовало. Комиссии ничего другого не оставалось, как вернуться к первоначальному предложению отца Мутона, чтобы определить новую единицу измерения на базе самого точного вычисления расстояния между Северным полюсом и экватором и выразить это расстояние в новой мере измерения. Несмотря на это решение, секундный маятник не был предан забвению. Одна из рекомендаций комиссии гласила:
«Произвести наблюдение на широте 45 градусов для определения числа колебаний в день и в вакуумной среде на уровне моря, с маятником, при температуре тающего льда равным по длине десятимиллионной части квадранта меридиана, для изучения возможности восстановления, в любое время в будущем, длины новой стандартной единицы на базе наблюдения за маятником».
Подразделение полярной окружности
Таким образом, секундный маятник был сохранен в качестве запасного варианта на случай, если при каких-то обстоятельствах будет утрачена новая единица длины. Это говорит о том, что французская группа остановилась на таком подразделении полярной окружности, которое было настолько близким к секундному маятнику, какое только было возможно получить, пользуясь круглыми числами. Ученые остановились на одной десятимиллионной части квадранта меридиана, то есть новая единица составляла одну сорокамиллионную часть полярной окружности Земли. В конце концов она получила название «метр». По форме изложения видно, что авторы доклада отдавали себе отчет в том, что существует незначительная разница между установленной длиной секундного маятника и той линейной мерой, которую установили они.
И все-таки секундный маятник не был забыт даже на последующих этапах движения к метрической системе.
Доклад о полевых исследованиях был датирован 30 апреля 1799 года. Среди полученных данных, как сообщал Р. Д. Коннор, было следующее:
«Длина секундного маятника в Париже при 0 градусов С в вакууме на уровне моря составляет 0,99385 метра» (последняя цифра эквивалентна периоду маятника, длиной 1 метр, составлявшего 2,00618 секунды в Париже, на широте 48 градусов 52 минуты).
Скорректированный секу ладным маятником метр стал официальной мерой длины 10 декабря 1799 года. Однако метрическая система в полном объеме была принята как обязательная только 10 декабря 1840 года. Приходится поражаться, как много источников называют Наполеона организатором введения десятичной системы, потому что дело обстояло как раз наоборот. Наполеону не понравилась вся метрическая система, и рассказывали, что он выразился так:
«Я могу понять двенадцатую часть дюйма, но только не тысячную часть метра».
Установив длину метра, комиссия определила самую большую меру длины, километр, состоящий из 1000 метров, а самой короткой назвала миллиметр, тысячную часть метра. Между ними вставили сантиметр, который был в десять раз больше миллиметра и в 100 раз меньше метра. Затем ученые обратились к базовым единицам объема и массы, которые вывели самым простым, какой только можно придумать, способом. Они взяли длину одной десятой метра (десять сантиметров) и сделали куб со сторонами, равными этой цифре. Этот куб наполнили дистиллированной водой (при самом строгом соблюдении требований к температуре и давлению), и объем, занимаемый водой, назвали литром, а его вес — килограммом.
«Метрическая» система
Неожиданно к жизни была возвращена метрическая система. Поскольку первая мысль о метре была связана с секундным маятником и поскольку французские ученые следовали той же логике, что и их шумерские предтечи, двойной куш вернулся под новым именем!
Представляется, что никто из этих французских ученых не задавался вопросом, что же такое секунда времени или как она получилась, они просто исходили из того, что она составляет 1/861400 часть среднего солнечного дня. Они знали, что она происходит из Древней Месопотамии, но шумерская культура в то время не была изучена. Только много позже археологи начали раскопки песков Месопотамии, которые обнаружили сотни клинописных табличек, и люди постепенно стали замечать поразительное сходство между шумерской измерительной системой и системой метрической. Профессор Стеччини говорил, в какое смятение пришли академические круги, столкнувшись с фактом схождения новой и научно обоснованной системы с системой, созданной самой древней из письменно зафиксированных культур планеты.
Одно время среди ученых шли большие споры по поводу месопотамских линейных мер длины, веса и объема и их «вписываемости» в метрическую систему. В академической науке стало принято полностью отрицать, что шумеры или вавилоняне могли изготовлять или изготовляли кубы с ребром одна десятая полукуша для того, чтобы создать полномасштабную измерительную систему.