Работа в области метрологии нашла свое отражение и в законодательстве. Наиболее важные законы о мерах и весе были изданы в 1797, 1835 и 1899 гг. В 1918 г. Совет Народных Комиссаров РСФСР принял декрет «О введении международной метрической системы мер и весов».
Появление работ по метрологии научного характера связано с ростом общего интереса к отечественной истории и изучению источников. В 20-х гг. XIX в. появляется первое научное исследование А.И. Ламберти «О первоначальном происхождении и нынешнем состоянии российской линейной меры и веса» (СПб., 1827). В 1840-х гг. выходит обширный сводный труд Ф.И. Петрушевского «Общая метрология». В работе Петрушевского дано описание не только русских, но и западноевропейских мер, доведенное до 40-х гг. XIX в.
Во 2-й половине XIX в. появляются работы по истории русских мер П.Г. Буткова, Д.И. Прозоровского, А.И. Никитского, И.И. Кауфмана. Некоторые выводы этих работ в настоящее время устарели или содержат ошибки.
Развитие метрологии в послереволюционное время обязано трудам Б.А. Рыбакова, В.И. Шункова, В.Л. Янина, Е.И. Каменцевой и др. В 1944 г. вышло в свет учебное пособие Л.В. Черепнина «Русская метрология», в 1975 г. под тем же названием – учебное пособие Е.И. Каменцевой и Н.В. Устюгова.Метрология древнерусского государства (X – начало XII в.)
Изучение метрологии Древнерусского государства связано с большими трудностями по причине полного отсутствия источников, специально посвященных единицам измерений. Письменные памятники содержат лишь косвенные сведения о мерах, употреблявшихся в Древней Руси. В последнее время круг источников метрологии постепенно и постоянно расширяется в результате успешных археологических изысканий. Иногда можно ретроспективно использовать источники периода феодальной раздробленности. Реконструкции единиц измерений способствует и привлечение этнографических материалов. Интересные результаты дают обмеры памятников архитектуры, отразивших в своих пропорциях древние меры длины.
Для данного периода источники, как правило, дают лишь названия мер и очень редко их соотношение. К тому же реальное содержание мер, известных под одним и тем же наименованием в течение длительного времени, могло неоднократно изменяться.
Меры длины . Письменные источники изучаемого периода зафиксировали следующую номенклатуру мер длины: пядь, локоть, сажень, верста и поприще. Эти единицы представляли собой более или менее определенные величины. Установление их истинных размеров – одна из важных задач метрологии. Кроме этих единиц, известны еще и весьма приближенные величины, также употреблявшиеся в качестве мер при измерении расстояний, например дни пешего или конного переходов, полет стрелы, бросок (вержение) камня и др.
Некоторые единицы связаны с частями человеческого тела и являются, вероятно, древнейшими – пядь, локоть.
Пядь, бывшая самой мелкой единицей измерения длины, упоминается с XII в., но указания на ее размер встречаются в более поздних памятниках. Этот термин имел общеславянское распространение. На практике использовалась пядь двух видов. Одна пядь – малая определялась расстоянием между вытянутыми большим и указательным пальцами руки. Другая – пядь большая была равна расстоянию между концами вытянутых большого и среднего (или мизинца) пальцев руки. Этот же термин иногда обозначал меру, равную ширине ладони. Исключительное удобство измерений пядью способствовало большой живучести этой меры.
Игумен Даниил в описании своего путешествия употребляет пядь, но не дает достаточных данных для определения ее размера. Метрическое значение пяди было выяснено путем сравнительного анализа сведений, представленных паломниками в Палестину в XII–XVI вв., описавшими гроб Господень, например дьяконом Игнатием (1391), дьяконом Троицкого монастыря Зосимой (1420). Установлено, что размер древнерусской пяди колебался в пределах 19–23 см. Б.А. Рыбаков, специально изучавший меры длины XI–XV вв., выяснил, что малая пядь равнялась 19 см, а большая – 22–23 см. На Руси употребляли еще одну пядь, называвшуюся «пядь с кувырком» или, по словарю В.И. Даля, «пядь с кутыркой». Б.А. Рыбаков подтвердил ее существование изучением размеров древнерусских кирпичей. Эта пядь была равна малой пяди плюс два (по В.И. Далю) или три сустава указательного или среднего пальца, т. е. 27 или 31 см.
В качестве народной бытовой меры пядь употреблялась очень долго, ею измеряли, например, иконы или толщину снежного покрова еще в XVII в. Ее название сохранилось до наших дней в поговорке «Семь пядей во лбу».
О пяди как официальной мере с четко установленным соотношением ее с другими единицами (3/8 сажени, 1/2 локтя) можно говорить только с XVI в. Впоследствии в официальной метрологии пядь уступила свое место четверти, но продолжала употребляться в качестве бытовой меры вплоть до XX в.
В настоящее время этот термин стал обозначать в переносном смысле слова небольшую часть площади, земли. Отсюда такое выражение, как «Ни пяди врагу!», или слова известной песни кануна Великой Отечественной войны: «Чужой земли мы не хотим ни пяди…»
Другой древнейшей единицей измерения длины был локоть, равный расстоянию от локтевого сустава до конца вытянутого среднего пальца. Как мера локоть известен у многих народов мира и в древности был широко распространен у славян, германцев и финно-угров. Аналогично пяди он имел несколько значений – неполный локоть, двухладонный локоть, большой локоть. Большой локоть (почти в два раза больше локтя), равный длине руки от плеча, вытеснил первоначальный обычный локоть. И в этом случае название измерителя (части тела) стало обозначением меры. Современное значение слова локоть – локтевой изгиб, сустав – прослеживается в письменных источниках только с середины XV в.
Так же как и пядь, локоть употреблялся в качестве официальной торговой меры и народно-бытовой. Хорошо известна новгородская официальная мера – иванский локоть. Образец натуральной меры был найден в Новгороде во время археологических работ в 1955 г. Это был стержень из можжевельника с круглым сечением и ровно обрезанными концами. Характерно, что его поверхность была заполирована до блеска в результате длительного употребления. Длина стержня – 54,7 см, дата – рубеж XI–XII вв.
Фрагмент иванского локтя обнаружен в 1948 г. при археологических раскопках на Ярославовом Дворище в Новгороде. На нем была вырезана надпись: «Святого иванск (далее облом)». Длина найденного фрагмента – 29,3 см (в публикациях неверно указывалась длина 15 см). Палеографическая дата – середина XII – середина XIII в. Б.А. Рыбаков, исходя из новгородских юридических формул XII–XIII вв. о «купецьком съте» (духовная Климента 1270 г.), реконструирует надпись следующим образом: «Святого иванск (огосъта)» и длину локтя около 44 см. Это, вероятно, эталон локтя в 44,1 см, равного 1/4 сажени в 176,4 см и хранившегося в церкви Ивана на Опоках.
Б.А. Рыбаков обратил также внимание на то, что локоть, найденный в 1955 г., на 6 мм больше «законного», и предположил, что он использовался не при продаже тканей, а для отмеривания тканей, поступавших в пользу владельца локтя. Им мог быть, например, княжеский мытник, собиравший пошлину в локтях сукна. В этом случае «ошибка» в размере меры в 6 мм была преднамеренной и с 8 намеренных локтей сукна 1 локоть поступал мытнику.
Подтверждением метрологического значения находки 1955 г. являются измерительные стержни (фрагменты) из раскопок в Старой Ладоге в слоях XIII–XIV вв., имевшие деления, равные 3,4 см. Деление 54,7 на 3,4 дает 16 (остатком 0,3 см в данном случае допустимо пренебречь), что абсолютно совпадает с числом вершков в позднем аршине.
В 1970 г. в Новгороде близ Ярославова Дворища были найдены два обломка 4-гранного елового стержня с тремя шкалами делений в виде зарубок. Обломки хорошо стыкуются в общий брусок длиной в 54 см, обломанный с обоих концов. На трех гранях нанесены длинные и короткие зарубки таким образом, что между двумя длинными расположены 9 коротких. Полученные 10 делений между длинными зарубками в древней метрологии назывались «пальцами», или «ногтями». Б.А. Рыбаков, посвятивший этой уникальной находке специальное исследование, убедительно доказал, что мерило использовалось для различных архитектурных расчетов и промеров.
Локоть в 54 см был равен 3 пядям по 18 см. Небольшие отклонения от средних размеров меры вполне естественны; принимая во внимание безусловную приблизительность ранних единиц измерений, их можно не учитывать. С другой стороны, этот локоть содержит ровно две «пяди с кувырком», равные 27 см.
На рубеже XV–XVI вв. локоть постепенно вытесняется более крупной единицей – аршином.
Очень употребительную единицу измерения длины представляла собой древнерусская сажень. Первое ее упоминание содержит «Слово о зачале Киево-Печерского монастыря», автором которого считают Нестора. Здесь сажень как мера упоминается в рассказе о том, что около 1017 г. инок Илларион (будущий киевский митрополит) «ископа себе печерку малу – дву сажен».
Эта мера длины, не изменив своего названия, дожила в России вплоть до введения метрической системы. Позднейшая сажень равнялась 2 м 13,36 см, а древнейшая была значительно меньше. Определить ее размер помогает надпись на Тмутараканском камне, рассказывающая о том, что в 1068 г. князь Глеб «мерил море по леду от Тмутороканя до Кърчева 10 000 и 4000 сажен». Исходя из данных этой надписи, размер сажени был определен в 142 см, т. е. она содержала 3 локтя по 46 см. С убедительной критикой такого определения сажени выступил Б.А. Рыбаков. Суть его возражений сводится к следующему: ширина пролива могла за 9 веков значительно измениться; в древности более мелкие единицы длины получали путем деления крупных пополам; наконец, сажень в 142 см не может определяться размерами частей человеческого тела. Б.А. Рыбаков, привлекая данные о ширине Керченского пролива, содержащиеся в сочинении Константина Багрянородного, определяет размер сажени приблизительно в 152 см. Эта величина равна расстоянию между большими пальцами вытянутых в стороны рук человека. Эта сажень, называвшаяся простой или прямой саженью, содержала 4 локтя в 38 см или 8 пядей в 19 см.