Cenni storici - Bayes · 2019. 5. 17. · 1 Cenni storici A cu ra d i A n ita C a lca te lli I.N .R I.M . (IM G C -C N R ) 1 . lu n g h e zza e p e s o n e llÕa n tic h it L a n

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Cenni storiciA cura di Anita Calcatelli I.N.RI.M. (IMGC-CNR)

1. lunghezza e peso nell’antichità

La necessità di misurare, confrontare gli oggetti dell’esperienza, è attività che

si perde negli albori della preistoria del genere umano (bibliografia 1,2,3,4) e

l’arte del misurare trova in ogni periodo della storia delle civiltà una sua

espressione, delle regole valide per “tutti” generando quel particolare settore

della scienza che prende il nome di metrologia.

La tecnica della misurazione è un bagaglio scientifico di cui si avvale l’uomo

comune nella vita di ogni giorno; talvolta è l’unico “bagaglio scientifico” di cui

dispone.

Contare, confrontare, classificare e quindi pesare e misurare sono tra le

prime fondamentali esigenze umane anche perché molto spesso sono la

base inconscia di una scelta.

Molto presto si è giunti però ad affiancare a questi concetti quelli di "unità di

misura" e di "strumenti per misurare".

Ci sono moltissime testimonianze riguardanti le organizzazioni metrologiche

e gli strumenti di misura sia in civiltà vicine a noi sia in civiltà più lontane.

A titolo di esempio si ricorda che nei libri dei morti ritrovati in varie tombe

egizie si può ammirare un processo di misurazione che implica l'esistenza di

una organizzazione metrologica evoluta presso la società egizia; infatti la

bilancia è sicuramente prodotta in un ambiente in cui si dispone di materiali

per la sua costruzione e della relativa tecnologia e si ha il concetto di

campione.

Figura 1.riproduzionedellapesaturadell’anima(libro deimorti, MuseoEgizio diTorino); l'Ibis,uccello sacro,confronta, difronte adOsiride,l’anima delmorto con lapiumadell’ibis.

2

La bilancia era dunque di uso talmente comune da rientrare nella simbologia

religiosa.

In genere per le misure di lunghezza, verosimilmente più antiche di quelle di

peso, si faceva riferimento a parti del corpo umano, il pollice, il piede, la iarda

e il cubito.

Si costruivano quindi i campioni che servivano in tutte le attività svolte in tutto il

territorio.

Questo riferimento al corpo umano rimase in uso a lungo e le unità

corrispondenti (piede, pollice, ecc) nel mondo anglosassone sono ancora

parzialmente diffuse.

Figura 2.campione dilunghezza pieghevolein uso nell’anticoEgitto, originaleconservato presso ilmuseo egizio diTorino.

Figura 3.unità di misura riferiteal corpo umano (ancorain uso, in parte neipaesi di origineanglosassone)

3

In Cina nel primo secolo a. C. (periodo Han) si faceva riferimento ad un

suono, cioè alla frequenza di una nota, unico esempio nell' antichità, come

fondamento di tutto il sistema e si passò dal cosiddetto vaso Chung (una

specie di campana senza battaglio) alla canna di un flauto.

Nella “Storia della prima dinastia Han (Chen Han Shu) scritta dalla

storiografo Pan Ku circa duemila anni or sono (bibliografia 3) si legge infatti:

"la base per le misure lineari è la lunghezza di una canna di flauto che emette

la nota -Huang-chung" (cioè la stessa emessa dalla campana quando

percossa in una data posizione).

Con riferimento alla larghezza di un grano di miglio nero, un fen, la lunghezza

del flauto Huang-chung era di 90 fen e 1200 grani di miglio nero, che

riempivano la canna del flauto Huang-chung, costituivano il riferimento di

peso pari a 12 "chu". Si generavano quindi i multipli e sottomultipli ed anche

il campione di massa.

Questo criterio corretto ed originale di legare le unità di misura ad un unico

fenomeno fisico, la frequenza di una vibrazione sonora, rimase a lungo un

fatto isolato e non ebbe influenza sugli sviluppi della metrologia occidentale,

a

.

b

Figura 4. campioni delle unità di misura cinesi:a. campana “ chung” risalente al VI secolo a.C. (detta anche misteriosa

armonia)b. campioni materiali per la disseminazione (regoli cinesi in avorio in uso

nel priodo Shang, 16°-11° secolo a.C., dal testo “Weights andmeasures in China through the ages, in cinese)

4

dove il problema di una scelta “universale” non emergerà almeno fino al

1600.

Ogni volta che popolazioni eterogenee venivano unificate sotto un unico

signore venivano divulgati presso ogni popolo conquistato e sottoposto i

campioni del vincitore.

Era quindi un esempio notevole di armonizzazione nei processi della vita

quotidiana, in aggiunta a quella politica imposta. I vari popoli, dagli Egizi, ai

Greci, ai Romani, hanno sentito il bisogno di armonizzare al loro interno i

"pesi e le misure" dandosi una esplicita attività metrologica.

Ed era compito del potere centrale (re, faraone, sacerdote,…) garantire ai

commerci la "sicurezza" della moneta coniata ed anche, entro i limiti del

possibile, definire un sistema di unità di misura ed i relativi campioni in grado

di coprire tutte le attività (bibliografia 5).

Sin dall'antichità per le principali unità di lunghezza e di peso si realizzarono

campioni che erano custoditi con cura religiosa, per lo più in templi o in

luoghi sacri.

Le grandi molle che hanno poi spinto verso la ricerca di basi comuni, che

travalicassero i confini politici per la misurazione e per esprimerne i risultati

sono gli scambi tra individui, i commerci, le realizzazioni tecnologiche, lo

sviluppo industriale e la ricerca scientifica non sempre separabili.

Unità politica implica armonizzazione delle monete e delle misure quindi dei

campioni.

a

.

b

Figura 5. la misura della massa nell’antichitàa. bilancia a bracci eguali di Pompei (da Pondera, Pesi e misure nell’antichità, a cura di C. Corti e M. Giordani. Museo della bilancia,

2001 antichi pesi a forma di animali)b campione di massa a forma di astragalo

5

In occidente, con il disfacimento dell' impero romano, non solo l’unità politica

venne distrutta ma ogni signore locale si diede una propria struttura

"metrologica" imponendo ai sudditi le proprie unità ed i campioni che le

materializzavano.

Anche se la scelta ricadeva spesso sulle stesse unità di misura nei vari

paesi e città il valore numerico variava notevolmente ad ogni piccolo

spostamento geografico.

Si consideri il caso del piede o del braccio la cui lunghezza poteva variare

anche di parecchio da un luogo all' altro.

Tali differenze si protrassero fino ad epoche più vicine: in Sicilia per esempio

l' unità di capacità usata fino agli inizi del XIX secolo era la "salma", ossia la

quantità di vino che poteva trasportare un animale da soma e poteva variare

da 61 L a 236 L. Ciò trova la sua giustificazione, almeno all’inizio,

nell’arbitraria scelta dell’animale che poteva essere più o meno robusto ma

era anche legato allo stato delle strade.

Le unità che noi oggi chiamiamo derivate (ad esempio quella di superficie)

ed i relativi campioni non erano ricavati dal campione di lunghezza con

operazioni matematiche, ma traevano origine dal lavoro agricolo; comune fino

a non molto tempo fa era la giornata ossia la superficie di terreno che una

coppia di buoi poteva arare in un giorno. Ma era anche il quantitativo di

prodotto ricavabile da un dato terreno. Così anche per le misure di volume le

cui unità non erano ricavate dalle precedenti mediante operazioni

matematiche, ma si faceva ricorso a botti, tazze, boccali, ecc..

a

.

b

Figura 6. alcuni esempi di campioni di capacità:a. anfora romana (Von der elle zum atommab: massen,:gesten,

heute. Morgen, Friederich-Schmidt, Vienna 1980)b. campione di misura di capacità in uso nell’antica Cina (per aridi:

granaglie, legumi, ecc) (dal testo “Weights ans measures in Chinathrough the ages”, in cinese)

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Ciascuna comunità per quanto piccola aveva al suo interno un proprio

sistema metrologico; ciò si verificava anche in Francia, in cui si raggiunse

molto presto l’unità politica senza che vi facesse riscontro quella delle

misure.

La scelta dunque delle unità e dei campioni si prestava a notevoli soprusi se

già nel secondo millennio a. C. si consigliava (Pentateuco, Deuteronomio 25,

13-16, legge di onestà, giustizia nei pesi): “Non avere mai nel tuo sacchetto

due pesi, l’uno grande e l’altro piccolo. Non avere in casa due misure, una

più grande ed una più piccola. Tieni pesi esatti e giusti, come pure misure

esatte e giuste, affinché tu abbia lunga vita nella terra che il Signore Iddio sta

per darti. Poiché chiunque fa tali cose e pratica la frode è in abominio davanti

al Signore, Iddio tuo”.

a

.

b

Figura 7. alcuni esempi di campioni di capacità:a. campioni di misura di capacità per il grano in uso in Francia alla fine del 1600, di altezza eguale al diametro e di varia capacità (da L’Aventure du mètre, volume speciale per l’esposizione al CNAM, Musée National des Techniques, 1989)b. campioni di capacità per liquidi in uso in Norvegia (ibidem)

7

2. il tempo

Un discorso a parte merita il “tempo” per il quale fin dall' antichità l'uomo

aveva a disposizione l' alternarsi del giorno e della notte o la durata delle

stagioni (bibliografia 6).

In civiltà antiche, in società complesse ed organizzate, la misura del tempo

era in stretta connessione con lo sviluppo delle conoscenze astronomiche, le

quali erano prerogativa della casta sacerdotale, prima di essere patrimonio

degli scienziati.

Dunque nell’antichità, la prima forma di misurazione del tempo consisteva

nel calcolare i trenta giorni intercorrenti tra i periodi di plenilunio; avendo

osservato che dopo aver trascorso dodici periodi di plenilunio le stagioni

ricominciavano dal punto di partenza; così l’uomo divise l’anno in dodici lune,

o mesi, di trenta giorni ciascuno per un totale di 360 giorni nell’arco dell’anno.

Interpretazioni varie a parte e squilibri lungo i secoli, la definizione delle unità

(anno, mese, giorno, ora,…) appaiono un po’ meno arbitrarie.

Per piccoli intervalli di tempo, non misurabili con riferimento a fenomeni

astronomici, si sono inventati vari oggetti partendo dalla clessidra per

arrivare, mediante varie invenzioni tra cui i bilanceri, agli orologi meccanici.

a

.

b

Figura 8. la misura del tempo e l’alternarsi delle stagioni.a. Le meravigliose pietre del tempio megalitico di Stonehenge (da Atlante dei

luoghi misteriosi, a cura di Jennifer Westwood ,Istituto geografico DeAgostini, Novara, 1988)

b. Disposizione regolare dei cerchi e l’alternarsi delle pietre e degli spaziliberi (ibidem)

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Infatti, con la rivoluzione scientifica e tecnologica l’orologio meccanico

irrompe nella vita quotidiana mentre la fisica e la tecnologia cercano di

scomporre il tempo in frammenti sempre più piccoli.

Il tempo ha due accezioni: la data, cioè una informazione di quando si è

verificato un certo evento, e la durata, cioè di quanto è durato un evento.

a

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b

a

.

b

Figura 9. la misura del tempo: il passare delle orea. obelisco egizio detto anche “ago di Cleopatra”, posizionato all’esterno di un

tempio di Eliopoli (ibidem)b. obelisco romano probabilmente posto accanto al tempio del dio Quirino con

accanto un addetto che annuncia le ore( ibidem)

Figura 10. la misura di piccoli intervalli di tempo: clessidre a confrontoa clessidra egizia ad acqua (da Alberta Rebaglia, La metrologia nei secoli, monografia n.1, pubblicata in occasione della mostra sulla metrologia, scienza e tecnica della misura, a cura di IMGC-CNR, Torino, 1984b. clessidra in uso nel 1600 nei tribunali per regolare il tempo concesso agli avvocati

9

Sono nate quindi fin dalla notte dei tempi due necessità, due problemi diversi

di misurazione, che hanno richiesto, in ogni cultura, l’adozione di una serie di

convenzioni, che, per essere veramente utili, debbono essere accettate dalla

maggior parte di coloro che ne debbono fare uso.

Per risolvere il primo ordine di problemi l’uomo ha inventato i calendari, per il

secondo gli orologi.

L’insieme di un calendario e di un orologio costituisce una scala di tempo.

Nel calendario romano (300 a. C. circa), che regolava la vita degli agricoltori,

stabiliva le festività ed i giorni giusti per gli affari, l’anno era costituito da dieci

mesi lunari (=300 giorni).

Nel 150 a.C.si ebbe una prima riforma che portò l’anno a dodici mesi lunari

(= 355 giorni); si aggiustava il tutto mediante l’aggiunta, ad anni alterni, di un

mese intercalare detto Mercedonius di 22 o 23 giorni per ottenere un numero

medio di giorni per anno di 366.

Anche la gestione del calendario era strumento di potere in quanto era in

mano ai pontifices che amministravano i culti dello stato.

Nel 45 a.C. si ha la riforma di Sosigene, consigliere di Giulio Cesare per le

questioni di calendario; si era accumulato uno scarto di tre mesi tra il

calendario civile e quello astronomico e per aggiustare il tutto l’anno della

riforma si compose 445 giorni per far coincidere l’equinozio di primavera con

il 25 marzo.

Così il calendario giuliano si compose di 11 mesi di 30 o 31 giorni ed uno di

28, per un totale di 365 giorni; ogni quattro anni si introduceva un giorno

bisestile, nel mese di febbraio (29 giorni).

La durata media dell’anno su un quadriennio veniva ad essere di 365,25

giorni, in eccesso rispetto all’anno tropico di appena 11 minuti e 14 secondi.

Nel sedicesimo secolo la differenza tra il calendario civile e quello

astronomico era diventata di 11 giorni, con spostamento della data della

Pasqua verso la stagione calda.

Si passò così alla riforma (1582) di Papa Gregorio XIII (calendario gregoriano

ancora in vigore). Si aggiunsero per decreto 11 giorni al 4 ottobre che divenne

così il quindici, fissando anche l’equinozio di primavera al 21 marzo.

Gli anni multipli di quattro sarebbero stati bisestili, esclusi quelli secolari a

meno che fossero divisibili per 400: risultano così bisestili: 1600, 2000, 2400.

Su 400 anni: 303 di 365 giorni gli altri 97 di 366 giorni.

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Così la durata media dell’anno civile era eguale a 365,2425 giorni con un

errore rispetto alla durata vera (anticipo sulle stagioni) di 1 giorno ogni 3300

anni. Il calendario gregoriano fu subito accettato da tutti i paesi cattolici e fu

invece osteggiato da quelli protestanti. Il calendario gregoriano fu adottato da

Paesi Bassi, Svizzera: un secolo dopo, dalla Gran Bretagna e colonie a metà

del ‘700 e dall’Unione Sovietica nel 1917, con la rivoluzione bolscevica .

La storia della ricerca della “perfezione” nel rilevamento del tempo è una delle

più affascinanti della mente umana e dello sviluppo delle abilità manuali.

Ci porta dall’essere che viveva nelle caverne, che cacciava gli animali

basandosi sugli orari che questi seguivano per abbeverarsi e sfamarsi,

all’arte antichissima e complessa dell’orologio a ombra, ai sacerdoti che

realizzavano il calendario e agli astrologi che con le loro previsioni

dominavano i re, ai rapporti stretti degli astronomi con gli orologiai, agli sforzi

per impiegare un orologio per definire la longitudine di un sito in navigazione,

ai grandi orologi delle chiese e alle riproduzioni dell’universo, all’orologio per

la casa, all’orologio al quarzo e all’orologio atomico che dimostrò che la terra

non era molto affidabile come riferimento per la rilevazione del tempo.

a

.

b

Figura 11. meridiane a confrontoa meridiana romana; segna-tempo a “Hermiciclum” del primo secolo a.C.,

inventato probabilmente da Beroso, astronomo caldeo, nel 300 a. C. perfezionato dai romani per tenere conto della lunghezza angolazione

dell’ombre (Eric Bruton, Storia degli orologi, Istituto geografico De Agostini, Novara, 1980)

b, meridiana della cattedrale di Charter (ibidem)

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Tra tutte le grandezze fisiche che usiamo per descrivere il mondo il tempo è

quella che meno conosciamo ma è quella che sappiamo misure meglio ed è

sempre stato così, almeno per quanto sia possibile andare indietro, appunto,

nel tempo (bibliografia 6).

3. Fino alla fine del XVIII secolo

Con la caduta dell'impero romano d'occidente e con il successivo formarsi

della società feudale la confusione dei sistemi di pesi e misure fu enorme,

essendo essi locali e propri di ciascun feudo.

Nel 789 Carlo Magno cercò di ovviare a questo disordine promulgando un

decreto sull'unificazione dei campioni di misura in tutto l'impero, ma anche in

questo caso, con la caduta dell'impero carolingio e la susseguente molti-

plicazione dei centri di potere, si moltiplicarono le misure ufficiali, che s i

sovrapposero alle misure locali o private che erano sopravvissute.

Il "pes regis Liutprandi", intagliato in una colonna del Battistero di San

Giovanni a Firenze, ebbe vita breve in Toscana, ma in Piemonte, col nome di

"piede Liprando", insieme con la "pertica" di cui era sottomultiplo, durò fino

Figura 12. Copia probabilmente fabbricata alla fine del quindicesimo secolo della“pila di Carlo Magno” (campioni di massa) fabbricata ai tempi di CarloMagno e poi scomparsa. Questa copia fu usata da Lavoisier e Hauy nel1792 per la determinazione dell’unità di peso, il grave, che divenne1799 il chilogrammo e da Lefevre-Gineau nel 1799 per determinare ilchilogrammo definitivo (da L’Aventure du mètre, volume speciale perl’esposizione al CNAM, Musée National des Techniques, 1989)

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all'introduzione del sistema decimale, e in Lombardia era ancora usato nel

1860.

Nel 1389 Amedeo VII di Savoia promulgò un editto che imponeva di riferire

tutti i campioni per le misure di peso e di capacità a quelli di Chambéry.

Lo sviluppo degli scambi marittimi e terrestri fece maggiormente sentire

l'esigenza di unificare in qualche modo pesi e misure e qualche tentativo fu

fatto. Nel 1480 Ferdinando II d'Aragona fece scolpire nel cortile della vicaria di

Sicilia i campioni di lunghezza che dovevano servire a tutto il reame.

Nel 1528 Genova deliberò l'unificazione di tutte le misure nel suo dominio e

spedì campioni nei centri più importanti.

All'inizio del 1700 la situazione europea era di unificazione di nomi, ma non di

misure: ad esempio da un paese all'altro le variazioni per il piede erano di un

buon 10% in più o in meno, per la libbra si saliva al 15%.

Da un lato lo sviluppo dei commerci e l'interesse del fisco premevano per

l'unificazione delle misure, d'altro canto la paura di cambiamenti e il desiderio

dei "signori" di mantenere le possibilità di guadagno approfittando della

confusione esistente frenavano il processo di unificazione.

Tuttavia, il problema aveva ormai superato l'ambito degli scambi commerciali

ed era avvertito in tutta la sua importanza dagli scienziati, che volevano far

conoscere e confrontare i risultati dei loro esperimenti.

Si pensi alle grandi intuizioni ed al fervore di misurare che si ebbe con la

scuola galileiana: le esperienze di Viviani, Torricelli e molti altri consistevano

in misurazioni i cui risultati portarono alla conferma di ipotesi di lavoro (il

vuoto può esistere e la pressione dovuta al peso dell’aria può essere

misurata) o alla definitiva demolizione di preconcetti o ipotesi aprioristiche

(natura abhorret a vacuo).

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Già nella seconda metà del Seicento Jean Picard in Francia e Tito Livio

Burattini in Italia avevano prospettato l'idea di ricercare in fenomeni fisici uni-

versali il punto di partenza per definire unità di misura di validità universale.

Per la lunghezza sembravano possibili due soluzioni: assumere come unità

la lunghezza di un pendolo che batte il secondo (fissato il secondo come

unità di tempo) a 45° di latitudine e a livello del mare; oppure derivare l'unità

di lunghezza dalla misura di un arco di meridiano terrestre.

La Francia fu il primo paese a sentire il bisogno di una armonizzazione non

solo interna ma anche internazionale (bibliografia 7).

Nel 1790, in Francia, si ha l’abolizione dei diritti feudali e quindi anche del

privilegio di detenere i campioni delle unità di misura.

Nel maggio del 1790 l'Assemblea Nazionale francese sollecitò il re a

prendere contatto con gli inglesi per operare una riforma comune dei sistemi

di misura.

L'Accademia delle Scienze di Francia ebbe quindi il compito di preparare

questa riforma attraverso un'apposita commissione, di cui facevano parte, tra

gli altri, Lagrange, Condorcet, Monge.

Gli eventi politici impedirono la collaborazione con l'Inghilterra e la Francia

procedette da sola.

Figura 13.Esperienza di Torricellieseguita a Roma nel 1645(da “A brief History ofmeteorology in Florencefrom the beginning to thepresent”, edito da G.Maracchi, Firenze, 1991)

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Sotto l'Ancien Règime parecchi tentativi erano stati fatti per imporre delle

misure uniformi in tutta la Francia, ma coloro che detenevano i campioni delle

unità di misura non volevano rinunciare ai loro privilegi.

Durante la rivoluzione Francese lo spirito dei tempi era favorevole ad una

riforma dei pesi e delle misure. Il 1791 vede in Francia l' adozione della

lunghezza del meridiano terrestre come base del nuovo Sistema unificato.

Fu deciso di adottare come unità di lunghezza il metro, pari alla

decimilionesima parte di un quarto di meridiano terrestre, e i suoi multipli e

sottomultipli decimali. Dal metro si derivarono le unità di misura di superficie

e di volume.

Il 7 aprile 1795 fu pubblicata la tabella ufficiale delle unità con multipli e

sottomultipli: era la nascita del Sistema Metrico Decimale. Intanto tra enormi

difficoltà, si portava a termine la misurazione dell'arco di meridiano terrestre

tra Dunkerque e Barcellona (bibliografia 8).

Si dovette quindi affrontare il problema della costruzione dei campioni

inalterabili delle unità di peso e di lunghezza: un cilindro di platino costituì il

kilogrammo campione, mentre una barra pure di platino, di sezione rettan-

golare, costituì il prototipo del metro.

a

.

b

Figura 14. triangolazionea. La catena dei triangoli da Dunquerque a Parigi la triangolazione (da da L’Aventure du mètre, volume speciale per l’esposizione al CNAM,Musée National des Techniques (1989)b. esempio di manufatti disponibili per la triangolazione (ibidem)

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I campioni primari così costituiti furono depositati il 22 giugno 1799 negli

Archivi della Repubblica e riconosciuti con legge del 10 dicembre dello

stesso anno come "i campioni definitivi per le misure di lunghezza e di peso

in tutta la Repubblica".

In tal modo i campioni del metro e del chilogrammo perdevano il carattere di

campioni naturali ed universali e diventavano semplicemente i campioni degli

Archivi.

Tutto ciò si accompagnò anche a ricerche sui materiali più stabili e a

realizzazioni di strumenti per il trasferimento dei campioni a quelli in uso in

tutte le attività quotidiane.

Figura 15.campioni di lunghezza e di massasimili a quelli degli Archivi di Francia(da L’Aventure du mètre, volumespeciale per l’esposizione al CNAM,Musée National des Techniques, 1989)

Figura 16.metro campione, costruito daLenoire per il ducato di Modena,ottenuto a partire dal metro degliArchivi(da La buona opinione, cultura,scienza e misura negli stati estensi1598-1860, a cura di D. Domeri,A. Ludovisi, G.Luppi, Museo dellabilancia, 1997)

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Occorsero dieci anni (dal 1790 al 1800) per creare un sistema armonizzato, e

cioè imporre dapprima l'adozione del Sistema Metrico Decimale (1° agosto

1793) e fare in seguito confezionare i campioni conformemente alla legge del

18 germinale dell'anno 3° (7 aprile 1785) e propagare il nuovo sistema

ovunque andando contro abitudini secolari ed elaborare tabelle di

conversione dalle vecchie misure alle nuove (bibliografia 7).

La legge del 18 Germinale anno 3 precisa la definizione dei principali

campioni, che sono per la lunghezza il metro pari alla decimilionesima parte

dell'arco di meridiano terrestre compreso tra il polo boreale e l'equatore, per

la capacità (sia per i liquidi sia per gli aridi) il litro pari a un cubo avente per

lato la decima parte del metro, per la massa il grammo ossia il peso del

volume di acqua pura contenuta entro un cubo avente per lato la centesima

parte del metro alla temperatura di fusione del ghiaccio.

Figura 17.Comparatore di lunghezza diPerreaux utilizzato perdisseminare il campione dilunghezza, cioè per tarare variregoli a partire dal metrocampione (da La buonaopinione, cultura, scienza emisura negli stati estensi1598-1860, a cura di D.Domeri, A. Ludovisi, G.Luppi,Museo della bilancia, 1997)

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4. XIX secolo a l’avvento del sistema metrico decimale in Italia

Dunque alla fine del settecento si assiste in Francia ad un grande lavoro di

armonizzazione delle unità di misura e dei relativi campioni. Una volta

assodato che il miglior e universalmente accettabile modo di definire il

campione di lunghezza e di conseguenza quello di volume e di peso era far

riferimento ad un campione messo a disposizione dalla natura si procedette

a costruire le migliori materializzazioni e poi ci si dimenticò della sua origine

fino al nostro secolo.

Occorreranno 40 anni (dal 1800 al 1840) per arrivare ad imporre l'uso

corrente del Sistema Metrico in tutte le attività, vincendo le resistenze ed i

tentativi di compromesso con le antiche misure.

All' avventura del metro se ne affianca una altrettanto affascinante che

riguarda le altre unità dell'attuale Sistema e che ha portato all'affermarsi di un

linguaggio della misura universale e destinato a produrre l' armonizzazione

delle unità di misura e dei relativi campioni in tutte le attività umane dagli

scambi com-merciali, alla produzione industriale, alla ricerca.

Tanti domini politici, tante unità di misura, tanti e diversi campioni. Per

esempio all’inizio del 1800 l’Italia era frammentata in numerosi stati e

staterelli ciascuno dei quali aveva il proprio sistema di unità di misura.

Ogni cambiamento della situazione politica comportava cambiamento in tale

sistema.

In alcuni stati della penisola si stava già presentando il problema di avere

unità di misura più utili per gli scambi con altri stati e di operare in modo che

venis-sero accettate ed utilizzate, perché sradicare il vecchio sistema di

pensare e misurare ha richiesto molti sforzi.

Così per esempio, nel 1806 A. M. Vassalli Eandi (bibliografia 9), professore

di fisica nell’imperiale università di Torino, pubblicò, presso la tipografia dei

fratelli Pomba, mercanti librai in principio della contrada di Po, la terza

edizione del “Saggio del nuovo sistema metrico dell’impero francese, col

rapporto delle nuove misure francesi ed a quelle del Piemonte.

L’autore stesso scrive: “ Edizione terza accresciuta di un compendio di ari-

tmetica volgare, e decimale, di molte tavole ad uso di conti fatti, del rapporto

delle nuove misure a quelle degli altri dipartimenti di qua dall’Alpi e delle

principali piazze.

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Con la prima edizione il Vassalli Eandi intendeva far conoscere il sistema

metrico e “farne palesi i vantaggi ed a proporre mezzi per agevolarne la

pratica”.

La seconda edizione del 1802 (ventoso anno x), come scrive l’autore, “nella

quale il Piemonte era già governato colle leggi francesi, fu accresciuta di più

del doppio, per facilitare l’introduzione e l’uso delle nuove misure”.

Egli continua spiegando il perché della terza edizione: ”I rischiarimenti però,

che tuttodì si chiamavano all’autore anche da persone, che non si sarebbe

giudicato, che potessero incontrare alcuna menoma difficoltà, lo convinsero

della necessità di far una terza edizione, adattata alle capacità di chi ignora

affatto ogni principio di Aritmetica.

Per rendere quest’opera compita appena formata la commissione (2

termidoro anno XI) dei Pesi e delle Misure dell’Accademia Imperiale delle

Scienze, Lettere e Arti di Torino (Memoires Historiques de l’academie des

sciences, depuis 1792 jusqu’au 1805, pag LXXVII) l’autore segretario della

medesima pregò i suoi illustri colleghi di volere seco concorrere a tale

perfezionamento, indicandogli le addizioni e le modifiche da farsi nella

seconda edizione che per la sua utilità è stata in breve tempo esaurita.

In seguito a ciò l’Abate Valperga di Caluso presidente della commissione ha

riveduto le basi delle tavole che già aveva esaminate per la seconda edizione

e ha preparato l’introduzione alle tavole de’ conti fatti, che la commissione s i

è proposto di pubblicare tosto che il commercio in Piemonte sarà stabilito in

nuove misure.

Il signor Ignazio Michelotti, Ingegnere in capo dei Ponti e delle Strade,

incaricato delle irrigazioni, si è incaricato del rapporto delle misure delle

acque…….Il signor Giorgio Bidone, dalle notizie delle Misure dei Dipartimenti,

iscritti nei Calendari Georgici della Società Agraria di Torino, da Varie opere

sui Pesi e sopra le misure, da lettere e carte dall’Autore comunicategli, ha

ricavate le tavole delle misure dei Dipartimenti di qua dall’Alpe, ed estere e ne

ha indicato l’uso.

L’Autore dall’esame di tutte le difficoltà che hanno ancora incontrato i membri

estrutti…. Ne ha fatto la seconda parte di questa edizione, ove dallo sviluppo

delle definizioni dell’unità ha dedotte tutte le operazioni, ed ha rischiarato con

molti esempi i punti più difficili, particolarmente le riduzioni delle frazioni ordi-

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narie in decimali e di questi in ordinarie. … ha dato anche le tavole dei valori

delle monete a norma del Decreto dei consoli del 5 luglio 1802.

Dal siqui detto è chiaro, che questa edizione, la quale si può in gran parte dire

Opera della Commissione dei Pesi e delle Misure dell’Accademia Imperiale

offre:

1. Agli impiegati delle diverse Amministrazioni le tavole dei conti fatti, fondati

sul vero rapporto tra il piede liprando ed il metro rapporto ancora sbagliato

in opere dell’anno corrente…

2. A chi ignora l’Aritmetica il vantaggio d’imparare la volgare e la decimale

contemporaneamente

3. Ai negozianti le basi delle loro speculazioni nel rapporto delle misure

Piemontesi, e delle nuove con le misure non solo dei dipartimenti di qua

dell’Alpe, e dell’Europa.

4. Ed a tutti un’idea del nuovo sistema delle Misure, che il Governo vuole

assolutamente, che si adottato in tutta la sua estensione…

Era necessario uno slancio politico per superare la popolare ripugnanza ad

un tale cambiamento.

Nel 1816 l’Accademia delle Scienze di Torino è chiamata ad esprimere la sua

opinione sui pesi e sulle misure (bibliografia 10).

Figura 18.Frantespizio del testorecante il pareredell’Accademia delleScienze alla RegiaCamera dei Conti

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Nel breve testo si legge: ”due sono le domande fatte all’Accademia dalla

Regia Camera de’conti”:

- Indicare le Basi Invariabili cui possono adattarsi le Misure e i Pesi del

Piemonte.

- Esaminare le istruzioni proposte per la loro fabbricazione e

verificazione.

La prima parte di tale testo tratta degli archetipi naturali delle misure e dei

pesi, e cioè delle misure lineari e di peso.

Quindi passa in rassegna le due possibilità che si avevano al tempo:

“Abbiamo due sorta di quantità lineari atte a servire d’Archetipo; le dimensioni

della terra; la lunghezza di un pendolo che in un dato luogo faccia in un dato

tempo un dato numero di vibrazioni”.

Intanto l’ingegner Ignazio Porro, appassionato di misure e di strumenti, negli

anni 1821-1823 partecipò al completamento: al Piemonte, alla Lombardia, al

Veneto a ai Balcani.

Nel 1845 il Piemonte adotta il Sistema Metrico Decimale e per descriverlo e

dare notizia dei campioni vengono pubblicati vari testi (bibliografia 11).

Intanto in Italia tra moti, insurrezioni e schieramento dell’esercito sabaudo s i

snodavano le guerre di indipendenza, il risorgimento produceva i suoi ideali

ed il nuovo regno (1961).

Dopo l’unità, ovviamente, fu adottato in tutto il regno il Sistema Metrico

Decimale e le unità di misura già in uso nel regno sabaudo e si scrissero

testi divulgativi sull’argomento (bibliografia 12,13) per introdurre la pratica del

sis-tema nelle aree acquisite.

Intanto Torino, Milano, Modena erano diventate città ad industrializzazione

avanzata e erano sorte fabbriche e officine di meccanica di precisione come

per esempio l’officina ottico-meccanica “Tecnomasio Italiano (fondata verso il

1870) destinata a diventare “la “filotecnica” quindi Filotecnica Salmoiraghi (e

tale fu fino alla sua chiusura negli anni 70 del secolo ventesimo)

Finalmente, nel 1875 su proposta del Governo francese si riunirono a Parigi i

rappresentanti di venti nazioni e nacque la Convenzione del Metro cui aderì il

nuovo regno d’Italia con la firma di Costantino Nigra.

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La Convenzione del Metro stabiliva che bisognava definire le unità di misura

facendo riferimento a "entità" naturali e universali: la terra ed i suoi meridiani,

per esempio, poiché ciascun popolo appartiene ad uno dei meridiani della

terra.

Conclusione

Nel seguito, realizzati i campioni che materializzavano la definizione, si è

perso il concetto originario ed il campione del metro divenne un certo regolo

di platino-iridio conservato al Pavillon de Breteuil,a Svres (vicino a Parigi) ma

oggi si è tornati alle idee dell'anno 3° della rivoluzione.

Il metro è infatti definito con riferimento ad un campione naturale, la lunghezza

d'onda di un'onda elettromagnetica, e cioè il metro viene equiparato al

cammino compiuto nel vuoto dalla luce in una frazione di secondo.

L' avventura del metro che fu dapprima impegno di Delambre e Méchain nella

Francia della Rivoluzione è oggi portata avanti nel dominio della metrologia

da gruppi di ricercatori e tecnici fedeli ai loro precursori.

La creazione del Sistema Metrico Decimale è una delle opere capitali della

Rivoluzione francese ed è un meraviglioso esempio di armonizzazione.

Il sistema di unità di misura adottato a poco a poco dagli altri paesi è

diventato Il Sistema Internazionale di unità di misura, il solo insieme di unità

Figura 19.copia di partedella convenzionedel metro con lafirma, per l’Italia,di Costantino Nigra.

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legalmente utilizzato nella maggior parte dei paesi del mondo, un vero

alfabeto internazionale delle misure .

Le unità del sistema metrico decimale non furono facilmente adottate nell'uso

pratico e si dovettero fare varie concessioni al passato; si mantennero, ad

esempio, gli stessi nomi, ma venne stabilita una equivalenza con le unità del

sistema metrico decimale: la libbra equivaleva a mezzo chilogrammo, il piede ad

un terzo di metro, ecc..

Tali concessioni, che avrebbero dovuto avere natura transitoria, in alcuni casi

durano ancora.

Nel 1873 il sistema metrico decimale divenne obbligatorio in Francia e fu adottato

in Olanda, Belgio e Lussemburgo.

Lungo il 1800 erano stati scoperti o applicati molti fenomeni fisici che venivano poi

ingegnerizzati ed applicati sia nella vita di ogni giorno sia nell’industria che

richiedeva sempre nuovi strumenti per l’ottimizzazione dei prodotti (ma anche dei

tempi); altri bisogni si venivano imponendo nel settore della metrologia che

tenessero conto dell’elettricità e dell’elettromagnetismo e della fotometria.

Si è agli albori dell’introduzione di nuove unità e relativi campioni.

Infatti il sistema metrico decimale era un sistema di "pesi e misure" limitato alle

unità di uso corrente nella vita comune. Il merito di averne fatto la base dei sistemi

molto più completi di unità usati nella fisica va attribuito a Gauss.

Innanzi tutto egli mise in chiaro che il cosiddetto campione di peso depositato negli

Archivi si doveva intendere come campione di massa; quindi insegnò a derivare,

dalle tre unità di lunghezza, massa e tempo assunte come fondamentali, non solo

le unità delle altre grandezze meccaniche, ma anche quelle magnetiche ed

elettriche.

Le leggi che rappresentano il naturale collegamento tra grandezze meccaniche e

grandezze magnetiche ed elettriche erano le leggi di Coulomb.

Sul finire del diciannovesimo secolo era ormai persuasione diffusa che i fenomeni

elettromagnetici non fossero spiegabili con ipotesi meccaniche e che fosse giusto

riconoscere nelle grandezze elettriche una dimensione ulteriore, non riducibile a

lunghezza, massa e tempo.

Una proposta in questo senso fu presentata da Giovanni Giorgi al Congresso

dell'Associazione Elettrotecnica Italiana nel 1901. Egli innanzi tutto propose di

scegliere come unità meccaniche fondamentali il metro, il chilogrammo-massa ed

il secondo, inoltre di aggiungervi una quarta unità fon-damentale, scelta comunque

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tra le unità elettriche internazionali da considerarsi di origine arbitraria. In questo

modo il sistema di unità era unico e per di più comprendeva come unità coerenti il

joule ed il watt, già sancite dal Congresso di Parigi (1881) quali unità pratiche per

la meccanica, nonché tutte le unità elettriche già in uso.

I coefficienti che compaiono nelle leggi di Coulomb venivano considerati non più

coefficienti numerici, ma costanti fisiche che esprimono l'attitudine dello spazio

libero a caricarsi di energia dell'una o dell'altra forma.

Soltanto nel 1935 la Commissione Elettrotecnica Internazionale adottò il sistema a

quattro unità fondamentali, dandogli il nome di sistema Giorgi.

La quarta unità fu dapprima l'ohm, in seguito divenne l'ampere.

Intanto si venivano aggiungendo (o aggiornando) altre unità per rappresentare ris-

pettivamente la temperatura, l’intensità luminosa e, vera novità, la quantità di

sostanza (la mole), introdotta nel 1961.

E per concludere si può affermare che è ormai pratica comune di riferire le proprie

misurazioni in ogni ambiente ad un campione e di garantirsi che ci sia un catena di

riferibilità continua dal campione nazionale, al campione di trasferimento e al

campione di lavoro.

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Bibliografia

/1/ S. Sartori, la misura come processo conoscitivo evoluto, monografia n.2,

pubblicata in occasione della mostra sulla metrologia, scienza e tecnica della

misura, a cura di IMGC-CNR, Torino, 1984

/2/ AA.VV, Le misure nella scienza, nella tecnica, nella società, Manuale di

metrologia, a cura di S. Sartori, Paravia, Torino,1979

/3/Alberta Rebaglia, La metrologia nei secoli, monografia n.1, pubblicata in

occasione della mostra sulla metrologia, scienza e tecnica della misura, a

cura di IMGC-CNR, Torino, 1984

/4/ A. Calcatelli, Il Sistema Internazionale di unità di misura, SI, monografia

pubblicata dall’IMGC-CNR, 1995

/5/ U. Tucci, Pesi e misure nella storia della società, in Storia d’Italia, Einaudi,

Torino, 1973

/6/ R. Mannucci, F. Cordara, Misurare il tempo, editrice Il Rostro, 1997

Cordara

/7/ L’aventure du mètre, testo pubblicato in occasione dell’esposizione al

Conservatoire des art set metiers, Parigi, 1989

/8/ D. Guedj, Il meridiano, Longanesi, 2001

/9/ A. M. Vassalli Eandi, Saggio del nuovo sistema metrico dell’impero

francese, Ed. terza col rapporto delle nuove misure alle antiche misure

francesi ed a quelle del Piemonte, Ed. Fratelli Pomba, 1806-

/10/ Parere della Reale Accademia Delle Scienze di Torino intorno alle Misure

ed ai Pesi, Torino 1816 dalla Stamperia Reale

/11/ Giovanni Bosco, Il Sistema Metrico Decimale ridotto a semplicità, Per Gio.

Battista Paravia e Comp., Torino, 1949

/12/ Lezioni popolari sul sistema metrico decimale, opera di un fratello delle

scuole cristiane per ordine del ministero dell’agricoltura e commercio,

stam,peria sociale degli artisti tipografi, Torino, 1949

/13/ G. I. Giulio, Quattro lezioni sul Sistema Metrico Decimale, Annessio Nubili

Editore, Pesaro, 1864