Du pied au mètre, de la livre au kilo : cinq choses surprenantes à savoir sur le système métrique
La naissance d’un système unifié et universel de poids et de mesures a été un long chemin semé d’unités variables, de références et d’aléas de l’histoire.
Pour les Européens du XXIe siècle, parler de kilogrammes de riz, de litres de bière ou d’hectares de terrain est une évidence partagée. Pourtant, nous avons longtemps peiné à unifier ces mesures sur le territoire français, et plus encore avec nos voisins. Avant la mise en place du système métrique à la toute fin du XVIIIe siècle, on utilisait ce qu’on avait sous la main, le bras, le pied ou encore le pouce… Le système international d’unités (SI), qui comprend le mètre, le kilogramme, la seconde, etc., élaboré à partir de la Révolution française, est ensuite perfectionné au long des XIXe et XXe siècles. Désormais, chacune de ces unités de mesure est définie en fonction de constantes et non plus à partir d’un objet physique – ce qui était encore le cas jusqu’au mois de mai pour le kilogramme, qui était défini comme la masse d’un artefact de platine et d’iridium conservé depuis le XIXe siècle à Sèvres (Hauts-de-Seine). Lire aussi La définition mondiale du kilogramme a changé 1. Avant le mètre, le litre ou les degrés centigrades, chaque royaume, duché, comté, principauté avait son propre système Sans remonter aux origines de l’humanité, la plupart des sociétés organisées ont eu rapidement besoin de se mettre d’accord sur la façon de mesurer des volumes ou des poids – pour vendre des liquides ou des aliments – ou déterminer la taille des champs. La division du pouvoir politique a cependant entraîné des divergences de définition des unités de mesure. Ainsi, avant 1799, le « pied, utilisé partout, était une mine inépuisable de confusion » pour mesurer une distance ou une longueur, écrit Jacques Blamont, de l’Académie des sciences. Un pied mesurait en effet 32,48 cm à Paris, 30,48 à Londres, 38,03 à Bologne (Italie), 29,68 dans le sud de la Suède… Il en va de même pour les unités de volume : si le nom est le même partout dans le royaume, la définition variait. Au début du XVIIIe siècle, à Paris, la pinte est un tiers plus petite qu’à Saint-Denis, pourtant distant de quelques kilomètres seulement : mieux valait donc aller boire une bière à 6 000 toises de Paris (environ 11,5 km). Cette multitude de valeurs pour une même unité de mesure s’éteint lentement à partir de l’adoption du système métrique en France le 10 décembre 1799. Dix ans plus tôt, les cahiers de doléances remis par les représentants du tiers état réclamaient déjà un système unifié à l’échelle du royaume. 2. Pour établir la longueur d’un mètre, les scientifiques ont crapahuté entre Dunkerque et Barcelone En 1791, l’Assemblée constituante décrète qu’il est « nécessaire de fixer une unité de mesure naturelle et invariable » qu’elle compte étendre « aux nations étrangères » : pour ce faire, cette unité ne doit « renfermer rien d’arbitraire, ni de particulier à la situation d’aucun peuple ». Pour commencer, il faut mesurer le « quart du méridien terrestre » et le mètre sera le dix-millionième de cette distance ; Jean-Baptiste Joseph Delambre (1749-1822) et Pierre-François-André Méchain (1744-1804) se partagent la mesure de la distance Barcelone-Dunkerque, l’un partant du Sud, l’autre du Nord, ils doivent se retrouver à Rodez (Aveyron). On apprendra, deux siècles plus tard, que Méchain a commis quelques erreurs dans ses mesures, essentiellement à cause du degré de précision des instruments de l’époque. Le mètre ferait 0,2 millimètre de moins aujourd’hui s’il avait eu des instruments précis, soit 99,98 cm. Peu importe, au fond, puisque tout le monde s’accorde aujourd’hui sur l’utilisation de cette unité de mesure, ou presque. Dans un premier temps, des mètres étalons ont été installés un peu partout en France et dans la capitale, ainsi qu’en Europe lors des guerres révolutionnaires. Comme le reste des unités universelles, depuis 1983, il est défini non plus avec un étalon mais avec une constante (la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458e de seconde). 3. Fahrenheit, la température du cheval et le froid polaire à Dantzig En 1724, l’Allemand Gabriel Fahrenheit développe un thermomètre à mercure (plus facile à étalonner que celui à alcool), le premier à mesurer de manière efficace la température. Dans la foulée, il met au point sa propre échelle de températures, la plus ancienne encore utilisée. Le physicien définit le point froid et le point chaud en fonction de ce qu’il a sous la main : son zéro sera la température la plus basse mesurée à Dantzig – sa ville natale, désormais polonaise sous le nom de Gdańsk – lors de l’hiver 1708-1709, soit - 18 °C, qui est aussi la température de solidification d’un mélange égal d’eau et de sel ; son point haut sera au départ la température du sang d’un cheval, soit 38 °C. Dans cette échelle de mesure, l’eau bout donc à 212 °F et se transforme en glace à 32 °F. Néanmoins, à sa création en 1724, cette échelle a l’incroyable mérite d’être reproductible avant d’être améliorée par le Suédois Anders Celsius. A l’exception des Etats-Unis et de quelques autres pays (les îles Caïmans ou le Liberia, par exemple), le monde entier utilise des degrés centigrades. Pour cette échelle de mesure, Celsius choisit en 1742 comme repères la température à laquelle l’eau se transforme en glace et celle à laquelle l’eau douce bout au niveau de la mer : voilà nos 0 °C et 100 °C. L’intérêt de ce choix réside dans le fait que ces mesures sont faciles à réaliser pour étalonner un thermomètre. Près de trois siècles plus tard, c’est toujours l’état de l’eau qui permet de définir l’échelle des températures. Ce graphique représente la plage de – 60 °C à 110 °C pour les degrés Centigrades et la même amplitude de – 70 °F à 230 °F pour les degrés Fahrenheit. Code original de conversion par Julian Burgress 4. Comment se fait-il que les Etats-Unis soient la seule grande nation à ne pas être passée au système métrique ? Si les Etats-Unis ont montré, au XVIIIe siècle, un certain empressement à quitter l’empire britannique, ils n’ont pas fait preuve d’un enthousiasme équivalent pour quitter le système impérial britannique de poids et mesures. A l’époque, plusieurs systèmes (néerlandais, britannique ou locaux) cohabitent selon les régions des Etats-Unis. Thomas Jefferson, alors ministre des affaires étrangères, demande en 1793 que la France envoie un étalon de kilogramme. La Convention envoie en 1794 le naturaliste Joseph Dombey avec un kilogramme en cuivre, qui doit servir d’étalon pour le nouveau système de mesure dans tout le nouveau pays. Mais le bateau est pris dans une tempête, il est dérouté vers les Caraïbes et probablement attaqué par des pirates. Joseph Dombey est tué. Près de deux cents ans après, en 1975, une nouvelle loi tente à nouveau d’imposer le système métrique aux Etats-Unis : elle dispose que ce système de poids et mesures est le système privilégié dans le commerce et les exportations. Jusqu’en 1982 et sa suppression par Ronald Reagan, la loi crée même un organisme chargé d’accompagner la conversion du système impérial vers le système métrique, l’United States Metric Board (USMB). Devant l’opposition républicaine, et du fait du manque de moyens mis en œuvre pour l’adoption du système métrique par la suite – seules les administrations fédérales étaient tenues de l’utiliser, escomptant que les entreprises s’y mettraient ensuite –, le résultat se fait encore attendre. Pourtant, en 2004, une nouvelle loi a cherché à l’imposer dans l’administration fédérale, avec le succès que l’on connaît. Si les scientifiques américains utilisent majoritairement le système métrique dans leurs recherches, certaines agences fédérales emploient toutefois les unités impériales ; c’est le cas, par exemple, des degrés Fahrenheit encore utilisés à l’Institut géologique américain (USGS). 5. La NASA a perdu des millions de dollars à cause d’une erreur de conversion Le 23 septembre 1999, la NASA perd un satellite, Mars Climate Observer, qui devait étudier le climat de la Planète rouge. Au moment de la mise en orbite, la sonde est détruite en entrant dans l’atmosphère martienne. La poussée des propulseurs destinée à adapter la trajectoire était communiquée en système impérial (livre-force par seconde), alors que la sonde réclamait des mesures en système métrique (à savoir en newton par seconde), soit un rapport de 4,5 entre les deux grandeurs. Toutes les microcorrections de trajectoires précédentes n’ont fait que rapprocher la sonde de sa destruction et d’une perte de 125 millions de dollars (environ 140 millions d’euros de 2018). Le système impérial de poids et mesures a aussi failli coûter la vie à 69 passagers du vol d’Air Canada entre Ottawa (Ontario) et Edmonton (Alberta) le 23 juillet 1983. Comme le rappelle le New York Times, le Canada était passé au système métrique depuis à peine plus de dix ans : les pilotes calculent qu’ils ont besoin de 22 tonnes de carburant (à raison de 0,803 kg/litre, il faut environ 16 tonnes en plus des 6,1 tonnes qu’ils ont encore dans les réservoirs), mais les équipes de ravitaillement font le calcul en livre par litre et ne remplissent l’avion qu’avec 11 350 litres de kérosène (9,1 tonnes), soit un total de 15 tonnes sur les 22 tonnes nécessaires. Le Boeing 767 a fini son trajet en planant jusqu’à une piste d’aviation désaffectée de la Royal Canadian Air Force à Gimli (Manitoba). Les études donnent des chiffres différents mais vont toutes dans le même sens : être l’un des seuls pays à ne pas utiliser le système métrique coûte cher (les Britanniques ont calculé que les deux systèmes leur coûtaient 5 milliards de livres chaque année, soit 5,53 milliards d’euros), du fait du double étiquetage et de la nécessité d’avoir deux jeux de machines pour tout mesurer. Cet état de fait est aussi coûteux pour le système éducatif américain puisque les élèves doivent apprendre les deux systèmes, et qu’il est plus compliqué de calculer avec le système impérial de poids et mesures (dont les unités sont parfois divisées en 12, en 4 ou en 3).