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Le système métrique en août 1793

Wilfrid de Fonvielle, La Science Illustrée n° 303 — 16 septembre 1893

Mis en ligne par Lauryn le samedi 26 décembre 2015

La suppression de l’Académie des sciences n’a point été le seul événement singulier qui ait signalé l’année 1793, au point de vue de l’histoire des sciences. Le système métrique lui-même a failli périr. Peu s’en est fallu que la grande œuvre de la Révolution française ne fût frappée à mort par des sectaires incapables de comprendre la difficulté de la tâche que l’on avait imposée aux membres de la commission du mètre, en la chargeant de mesurer l’arc du méridien terrestre compris entre Dunkerque et Perpignan.
Dès le 10 mai 1790, l’Assemblée constituante décrétait la création d’un système universel de poids et de mesures, et le 1er août 1793 on n’avait point encore terminé les travaux nécessaires. On était encore obligé de se servir du pied de roi, six mois après avoir guillotiné le roi de France, et un an après l’établissement d’une république égalitaire sur les ruines de la plus vieille monarchie féodale en Europe, on mettait encore des poids fleurdelisés dans les balances. Un si triste résultat ne pouvait être attribué qu’au défaut de civisme de la commission du mètre. Un seul remède n’était-il point de remplacer Borda, Lavoisier, Laplace, Coulomb, Brisson et Delambre par de bons citoyens qui sauraient exécuter les travaux nécessaires, en profitant de l’impulsion révolutionnaire.
Les accusations formulées contre la commission du mètre n’étaient que mensongères. En effet, la longueur du méridien terrestre n’est point encore connue à cette heure avec une exactitude proportionnée au nombre prodigieux de travaux dont la ligure de la Terre a été l’objet depuis la Révolution française, dans des époques moins agitées, et avec des moyens beaucoup plus perfectionnés que ceux dont disposaient Delambre et Méchain.
On n’est même pas complètement d’accord sur la valeur qu’il faut attribuer à l’aplatissement moyen du sphéroïde. En se basant sur la mesure d’un arc russo-suédois, de l’arc du méridien de Paris prolongé jusqu’aux Orcades au nord, d’un arc mesuré au Pérou, d’un arc mesuré au Gap, et d’un arc de parallèle mesure aux Indes, on trouve 1/293,5 si l’on joint à ces arcs ceux que l’on a mesurés en Russie, au Danemark et en Hanovre ; mais si l’on néglige do tenir compte de cet arc venant des Indes, on trouve une valeur de 1/292, que l’on pourrait même augmenter un peu, et élever jusqu’à 1/291. Il en résulte donc que la longueur réelle du méridien semble excéder de 8 000 à 10 000 mètres celle qui résulte des calculs de l’ancienne commission du mètre.
Le mètre provisoire, adopté quelque temps après ce décret d’août 1793, ne différait que très peu de la valeur à laquelle on s’arrêta en 1797, et qui elle-même se trouva entachée, comme on le voit, d’erreurs inévitables. Il suffirait en effet de porter, à la suite l’un de l’autre, 3 001 mètres provisoires pour avoir une longueur égale à celle de 3 000 mètres définitifs, mais si l’on s’en était tenu à cette mesure, nul doute qu’elle n’eût été renversée par des décrets ultérieurs, et que la gloire d’imposer au monde entier un système universel et durable ne nous eût été enlevée.

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Malgré le mérite des travaux accomplis avec un héroïsme que nous avons essayé de décrire dans notre Mesure du mètre, publication que l’Académie française a honoré d’un de ses prix de la fondation Monlyon, peu s’en est fallu que les ennemis de notre patrie ne profitassent de ces erreurs pour faire adopter, en 1807, un autre système universel. Il fallut l’éloquence et la logique d’un Dumas, pour obtenir que l’on se résignât à reproduire indéfiniment les étalons métriques déposés aux Archives dans l’armoire de fer.
Si toutes les nations civilisées ont signé, en 1876, le traité perpétuel en vertu duquel on a établi le Bureau international des poids et mesures au pavillon de Breteuil, c’est parce que l’on n’a pas longtemps composé la commission du mètre d’hommes qui n’avaient d’autre titre à la confiance de l’État qu’un certificat de civisme. Heureusement, le gouvernement réparateur qui, en 1795, a créé l’Institut national, a appelé à prendre part aux travaux de la commission du mètre les savants qui avaient échappé à l’échafaud pendant la Terreur.
L’établissement où l’on fabrique aujourd’hui, au nom des divers États, les prototypes internationaux, s’élève sur les ruines d’un château dépendant de l’ancienne liste civile, situé dans la partie la plus pittoresque du parc de Saint-Cloud qui, avant l’année terrible, était réservé à des usages n’ayant certainement rien de scientifique. C’est assurément le lieu de la terre où l’on a poussé le plus loin l’exactitude. En effet, dans son rapport de 1889, le directeur déclare que les mètres et les kilogrammes qu’on livre sont exacts, à moins d’un dix-millionième ou même d’un cent-millionième. Avec les poids qu’on y fabrique, l’on ne se tromperait pas de plus de 15 centimes sur la valeur d’un quintal d’or.
Dans les Rapports et Mémoires du Bureau international, le Dr René Benoit explique de plus par quels moyens cette exactitude scrupuleuse se trouve atteinte. On voit que c’est en employant les méthodes les plus parfaites de la physique moderne. Il en résulte que l’établissement de Breteuil peut être considéré comme un véritable conservatoire de la haute précision, un musée pratique dans lequel nos artistes parisiens viennent apprendre l’art de construire les instruments utiles aux recherches les plus délicates. La fréquentation des laboratoires du pavillon de Breteuil met à leur disposition les moyens de conserver leur supériorité dans une des spécialités les plus fructueuses et les plus honorables de la grande industrie parisienne.
Il faudrait un volume des plus difficiles à rédiger pour donner une idée de ce qui se passe dans l’intérieur de ce palais élevé à la Physique. Malgré les promesses faites il y a dix ans par M. Hirsch, en commençant la publication des Mémoires et Rapports, le Bureau international a reculé devant les peines et les frais nécessaires. Nous nous bornerons donc à indiquer sommairement la méthode employée pour l’étude de la marche des thermomètres étalons, que l’on livre toujours aux États en même temps que les prototypes des mesures de longueur, et qui sont indispensables pour en régler l’usage.
Les thermomètres à étudier sont renfermés dans une capacité allongée fermée par une vitre transparente au fond de laquelle se trouve un réservoir de un litre de capacité rempli d’hydrogène, le plus parfait des gaz, le plus rebelle de tous à la liquéfaction.
L’expérience a constaté qu’il n’est pas possible de répartir uniformément la température dans une enceinte remplie d’air. Pour obtenir l’approximation avec 1 millième de degré centigrade, limite de l’exactitude à laquelle on prétend, il faut que l’enceinte soit remplie d’eau, et il est indispensable de plus que cette eau soit constamment soumise à l’action d’agitateurs.

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Dans ces derniers temps les agitateurs, qui jusque-là étaient actionnés à l’aide de courroies de transmission, ont été mis en mouvement par des petits moteurs électriques. On tend du reste à faire, dans toutes les parties de l’établissement, un usage de plus en plus grand de l’électricité, soit pour changer de place les objets sur lesquels on doit opérer, soit pour éclairer les microscopes ou les lunettes.
Aucune substitution n’a été plus favorable à la prise d’excellentes mesures, donnant lieu à toutes les vérifications désirables.
Pour faire varier la température de l’eau renfermée dans l’auge où plongent les thermomètres, on a recours soit à une rampe de gaz, soit à un courant de vapeur passant dans une double enveloppe.
La méthode de lecture se devine aisément par la description de l’appareil qui sert à déterminer la valeur des températures. Afin d’en rendre la description plus facile, nous avons supprimé deux colonnes sur lesquelles glissent des lunettes servant à déterminer la hauteur du ménisque du baromètre situé en haut et à droite, et celle du ménisque du réservoir à mercure placé en bas et à gauche. Lorsque l’on a fait jouer les robinets convenables, c’est la différence verticale de ces deux niveaux qui détermine la pression que subit le gaz hydrogène du tube. Suivant que l’on ouvre ou ferme le robinet qui fait communiquer les deux branches verticales, on opère les lectures en maintenant le gaz sous pression constante ou sous volume constant. Les calculs ont lieu de la même manière en tenant compte d’une foule de réductions, dont la considération est indispensable si l’on veut arriver à l’approximation du millième de degré.
Le nombre auquel on arrive finalement doit diminuer forcément dans le cas où la lecture se fait sous pression constante. Devant correspondre précisément à l’absorption de chaleur sensible consommée par le travail de la dilatation, la différence est susceptible d’être déterminée par un calcul basé sur l’équivalent mécanique de la chaleur. L’observateur a donc à sa disposition un moyen des plus efficaces pour vérifier l’exactitude de ses déterminations numériques. Cet avantage, que l’on recherche soigneusement dans toutes les expériences où l’on veut atteindre un degré de précision extraordinaire, n’est point acquis au prix de manipulations difficiles. En effet, la pression du gaz renfermé dans le réservoir du thermomètre se communique, en quelque sorte automatiquement, par le tube fin qui sort du réservoir ; l’opération consiste donc en dernière analyse à faire monter ou descendre soit le réservoir à mercure de gauche, soit le tube barométrique de droite. Il est bon d’ajouter que la colonne de mercure du bas peut être considérée comme servant de cuvette au baromètre, et que l’on est libre de faire varier la position du niveau supérieur de cette cuvette en déplaçant dans un sens convenable le réservoir à mercure.
On a été conduit de proche en proche à étudier sous toutes ses faces l’ensemble de la thermométrie, et à construire des appareils permettant d’évaluer les plus basses températures. C’est ainsi que l’on est arrivé à construire et à graduer des thermomètres à minima, dans lesquels l’alcool est remplacé par le toluène, et qui peuvent servir à mesurer fort exactement les températures jusqu’à 80° centigrades au-dessous de zéro.
C’est à cet établissement, qui n’existerait certainement pas, si l’on s’en était tenu au mètre provisoire de 1793, qu’il faut s’adresser pour donner aux opérations aérostatiques des ballons sondes toute la précision dont elles sont susceptibles. On voit encore une fois, par cet exemple, que toutes les sciences sont sœurs,et que toutes ont un égal intérêt à ce que les travaux ne soient point entravés par les impatiences ou les incapacités des nullités intellectuelles entre les mains desquelles la faveur des despotes, peuples ou rois, remet la puissance effective.

Wilfrid de Fonvielle

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