V šestnáctém století navrhl italský učenec Livio Burattini, žák Galilea, využít kyvadlo, které bije sekundu, jako jednotku měření délky, čímž vznikl termín „metr“, od řeckého slova μέτρο, což znamená „měření“. Dnes používáme rychlost světla, ale k tomu, abychom nalezli mezinárodní dohodu, museli jsme projít francouzskou revolucí.
Tento článek byl zveřejněn v newsletteru vědy a inovací „One More Thing“, vedeném Massimem Siderim. Pro přihlášení klikněte zde.
Kdo vynalezl „metr“?
Na tuto otázku je překvapivě snadná odpověď: metr pochází z řeckého výrazu μέτρο, který byl navržen jako termín pro označení jednotky měření v roce 1675 Titorem Liviem Burattinim, původem z Belluna, v textu „Misura Universale“.
Livio Burattini je klasickým příkladem neviditelného génia italské vědecké historie, jedním z těch, kteří trpěli „Eustachio syndromem“, což je chronická zapomnětlivost, kterou mnohým pionýrům, inovátorům a velkým vědcům zpětně přiřazujeme. Žil v době významných kulturních a vědeckých změn a byl egyptologem, který strávil léta měřením obelisků, což nebylo v té době jednoduché. Po této zkušenosti se přestěhoval a pracoval v Polsku, kde v Krakově navázal kontakt se Stanislawem Pudlowskim, studentem Galilea Galileiho. Tento detail, jak uvidíme, má zásadní vliv na vědeckou činnost Livio Burattiniho od této chvíle.
Vědecké aktivity Livio Burattiniho
Burattini (1617-1681) se rovněž snažil navrhnout létající stroj a v Galileově muzeu je k vidění „přístroj na sčítání“ mincí, který Livio daroval Ferdinandovi II. Medicejskému. Tento přístroj však nelze považovat za jeho invenční dílo. I přesto, že byl plodný vynálezce, nebyl autorství kalkulačky, která by zůstala Pascalu díky „pascalině“.
Burattini se zabýval také čočkami a optikou, a tedy astronomií. Znalosti, které získal studiem Galileových prací, ho vedly k tomu, aby navrhl název metr pro délku kyvadla, které bije sekundu.
Isokronismus kyvadla
Abychom pochopili nečekaný vztah mezi jednotkami prostoru a času, musíme si uvědomit, že to byl Galileo, kdo objevil jev isokronismu kyvadla, čímž vyřešil stáročný rébus pro vědu, a to nedostatek spolehlivosti a přesnosti hodin.
Pro pohodlí čtenářů této rubriky zde uvádím pět částí, které jsem věnoval historii měření času a sekundy, abych se pokusil rekonstrukci tisíciletého rébusu, který byl vyřešen díky technologii vznikající mezi severem Itálie a jižním Německem.
- Kdo vynalezl moderní hodiny? Galileo, aby změřil rychlost světla (i když se mu to nepodařilo).
- Ostrov předchozího dne Umberta Eca a dilema longitudu. Tak anglické námořnictvo vynalezlo „globalizaci“.
- Chyba „New York Times“ z roku 1909, která přiměla Nory Amundsena (s malou lží a hodinami), aby dobyl Jižní pól.
- Toto jsou hodiny, které prokázaly Einsteinovu relativitu (a které všichni denně používáme při cestování s Google Maps).
- Od Degasových dostihových koní k rozpuštěným hodinám Daliho: tak čas urychlil naši společnost skrze umění a zábavu.
Vynikající historik ekonomie Carlo M. Cipolla uvádí, že vznik prvních hodinářských řemeslníků – vývoje výrobců bomb a děl, kteří se naučili přesně kovat kovy – je počátkem evropského průmyslu přesného strojírenství (viz: „Le macchine del tempo. L’orologio e la società. 1300-1700“).
Burattiniho pokusy a měření
Vraťme se nyní k původní otázce: Livio Burattini, navázav kontakt se studiemi Galileiho o kyvadle, se pokusil využít tento zásadní objev k poskytnutí „universálního“ způsobu měření metru kdekoliv na světě. Odtud název jeho traktátu: „Misura universale“. Stručně řečeno, bellunský učenec doporučoval každému, kdo se nachází kdekoli na světě, aby používal kyvadlo bijící sekundu pro měření jedním metrem.
Byl to geniální systém, který měl však jednu vadu: nefungoval. I když Galileo neměl příležitost to experimentálně ověřit, isokronismus kyvadla závisí nejen na jeho délce, ale také na gravitaci, která není uniformní. Mění se v závislosti na nadmořské výšce a zeměpisné šířce. Jinými slovy, je jiná, pokud se nacházíte v Paříži nebo blízko rovníku.
Byl to Christiaan Huygens (v podstatě učenec, který aplikoval isokronismus kyvadla na kyvadlové hodinové mechanismy, což je technologie, která i dnes umožňuje miniaturizaci a přesnost) kdo prokázal, že dva stejné kyvadla mezi Paříží a Cayenne, ve francouzské Guayaně, se liší o dvě minuty každých 24 hodin.
Ve skutečnosti je gravitace ovlivněna také vertikálními koncentracemi země, jako jsou hory v blízkosti, protože všechny masy mají vlastní gravitaci (dokonce i naše těla produkují nevnímatelnou gravitaci). To se však objevilo mnohem později, zejména během slavného historického případu: pokusu o určení Mason-Dixonovy linie k vyřešení geografických sporů mezi Pensylvánií a Marylandem. Pro zvědavé jsem to popisoval zde: „Vědecká historie Pensylvánie, jehla prezidentských voleb: zde se zrodil ‚GPS ante litteram‘, který osvobodil otroky.“
Existence měření a závěr
Každopádně Livio Burattini nevyřešil rébus metru, které bije sekundu (a nebo kyvadla, které bije sekundu a měří jeden metr). Protože navzdory tomuto genialnímu, avšak neúčinnému pokusu o propojení dvou mezinárodních jednotek, jednotka nazvaná Burattinim jako metr a sekunda měly většinou paralelní životy.
Od roku 1983 již není metr definován fyzickým vzorkem, jako je platinovo-iridiová tyč (zavedená v roce 1889), ale byl přepracován jako vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuum za časový interval 1/299.792.458 sekundy. Víme, že v vakuum je maximální rychlost světla konstantou (c v slavné Einsteinově rovnici o energii a hmotnosti) a je rovna 299.792,458 km za sekundu. Dělením jedné sekundy číslem 299.792.458 získáme čas, který světlo potřebuje k tomu, aby vyplnilo náš metr.
Méně známý je fakt, že před světlem a ještě před fyzickou tyčí vzorového metru byla měřicí revoluce ovlivněna i francouzskou revolucí: 26. března 1791 definoval metr Národní shromáždění jako desetimiliontinu oblouku poledníku, který vede od Severního pólu k rovníku. Bylo to, spolu s pokusem Livio Burattiniho, jedním z předchůdců globalizace, pokusu mít univerzální měření pro všechny (i když ve skutečnosti toto rozhodnutí zpočátku přerušilo staletou práci „diplomacie metru“, protože anglosasové nebyli spokojeni s francouzským přístupem).
Francouzská velkolepost do toho však přidala jeden antiscientific detail: tento oblouk poledníku měl procházet Paříží. Je škoda, že poledníky jsou všechny stejné. Takže mohou procházet kdekoli. Ale to nebyl problém: i zde se definice zakládala na mylném přesvědčení, totiž že poledníky mají délku 20.000 km (byla snaha o kulatá čísla). Jak se ukáže, toto nebyla přesná míra: ve skutečnosti jsou poledníky dlouhé 20.004,5 km. Takže veškeré úsilí (už od starověku) propojit mezinárodní referenci s fyzickým prvkem Země se ukázalo být marné. Ale zázračně, metr francouzské revoluce i přesně odpovídá Burattiniho metru, které bije sekundu. Nebo jsme se možná chtěli přesvědčit po tak složité hře osudu.
