Sistema metrico internazionale – Storia ed etimologia

Il Sistema metrico internazionale (SI) è un sistema di grandezze e unità di misura standardizzate. Nonostante alcuni stati siano ancora reticenti (*coff coff* Stati Uniti *coff coff*), è, ad oggi, il sistema più diffuso e, abbastanza universalmente, utilizzato dalla comunità sceintifica.

Questo sistema usa, per la maggior parte, le stesse unità e grandezze del sistema metrico decimale, elaborato nella Francia rivoluzionaria del 1791, da una commissione presieduta da Joseph-Louis Lagrange (anche se sarebbe meglio dire Giuseppe Luigi della Grangia, dato che Giuseppe era italiano).

sistema metrico internazionale
Giuseppe Luigi Lagrange, nel suo elegantissimo doppiopetto. fonte

Il sistema metrico internazionale vero e proprio nacque nel 1889, sempre in Francia, durante la prima “Conférence générale des poids et mesures” (conferenza generale dei pesi e delle misure), anche se allora si chiamava “Sistema MKS”, dato che comprendeva solo le unità fondamentali di lunghezza (metro), massa (chilogrammo) e tempo (secondo).

Fu solo nel 1961, a seguito di numerosi e combattuti cambiamenti, che il “Système International d’Unités” (SI, chiamato anche “modernized metric system”, ossia “sistema metrico modernizzato”) vide la luce.

Com’era la vita prima del sistema metrico internazionale?

Grama e confusa.

Forse, a noi fortunati utilizzatori di metri, chili e secondi, sembra impossibile immaginare un periodo in cui la gente si esprimesse in modo differente e poco conforme.

Alla fine un metro è un metro no?

Direi proprio di no.

È necessario tenere in considerazione che, nell’antichità, non esisteva un rigido sistema di controllo dei pesi e delle misure, come nel mondo moderno. A seconda dei periodi storici e della località, le unità di misura variano in maniera radicale.

Le unità di misura sono sempre state utili alla comunicazione all’interno dei gruppi culturali, che, però, a differenza di oggi, erano molto meno connessi fra di loro (e, soprattutto, meno tendenti all’abbandono delle tradizioni).

Tutti siamo a conoscenza, ad esempio, del “cubito del faraone” (cubito reale).

sistema metrico internazionale - cubito reale egizio
Un esemplare di cubito reale egizio. L’esemplare è in legno dorato e risale circa a tremila anni fa. fonte

Nell’antico egitto, la misura della lunghezza era basata (a grandi linee) su quella della disanza fra gomito e dito medio del faraone allora regnante. Ci sono, infatti, molte testimonianze archeologiche che mostrano che, a seconda del periodo, righelli risalenti all’epoca dei faraoni mostrano che il “cubito reale” egizio variava fra 53 e 52 cm attuali.

Il cubito veniva utilizzato anche dagli antichi romani. La stessa unità di misura, però, (detta “cubito romano”) valeva approssimativamente 44 cm attuali. Il cubito sumerico, invece, valeva 51 cm.

Insomma, una gran confusione.

E in Italia?

Anche semplicemente all’interno della nostra penisola, percorrendo quelle che oggi sarebbero meno di qualche ora di viaggio, le unità di misura cambiavano in maniera radicale.

In Basilicata, quasi tutto si misurava in “carri” o “tomoli”(tumuli), unità di volume e di peso che viaggiavano, rispettivamente, fra i 245000-247000 m3 e fra 4087-4110 m3.

In Sicilia, però, il “tomolo” (in dialetto anche “tumulu” o “tùmminu”) non è un’unità di volume, ma un’unità di superficie, approssimetivamente corrispondente a 1088 m2 (se siete a Santa Lucia del Mela). A Trapani, lo stesso “tomolo” poteva valere fino a 2093 m2.

Questi sono solo alcuni di infiniti esempi del motivo per il quale abbiamo bisogno di un sistema internazionale.

Il Sistema Metrico Internazionale

Il Sistema Internazionale sceglie come base sette particolari grandezze o dimensioni fisiche.

  • L’intervallo di tempo, misurato in “secondi”.
  • La lunghezza, misurata in “metri”.
  • La massa, misurata in “chilogrammi”.
  • L’intensità di corrente, misurata in “ampere”.
  • La temperatura assoluta, misurata in “kelvin”.
  • L’intensità luminosa, misurata in “candela”.
  • La quantità di sostanza, misurata in “moli”.

La conferenza generale dei pesi e delle misure si riunisce a Parigi ogni 4-6 anni. Per avere un’idea temporale della definizione di queste grandezze sappiate che:

  • Sistema MKS, vengono definiti il metro, il chilogrammo e il secondo (1889).
  • Si introduce l’ampere (1948).
  • Viene introdotto il kelvin (1954).
  • il metro venne ridefinito, basandosi sulla velocità della luce (1960).
  • Il secondo venne ridefinito, basandosi sull’atomo di cesio-133 (1967).
  • Viene introdotta la mole (1971)
  • Si introduce la candela (1979).
  • Il chilo venne ridefinito, basandosi sulla massa di Planck (2018).

Ma da dove derivano i nomi di tutte queste unità di misura?

Il “secondo”

Oggigiorno, il secondo è definito come la durata di 9 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di cesio-133.

Questo fenomeno è stato scelto perché mostra una incredibile stabilità nella durata (e perché il secondo, calcolato in questo modo, corrisponde a quello “efemerico”, già ampiamente socialmente accettato).

L’unità di misura del tempo, infatti, nasce dalla definizione storica, legata alla suddivisione del tempo di rotazione della Terra (sul suo asse e intorno al Sole).

Le “ore” della giornata venivano ulteriormente suddivise in “minuti primi” e “minuti secondi”. Grazie a un fenomeno detto “ellissi” (ossia, un’omissione) i primi divennero semplicemente i “minuti”, mentre i secondi (per l’appunto) i “secondi”.

La parola “minuti” deriva dal verbo latino minuo (ossia, “diminuire” o “rimpicciolire”), a sua volta derivato dalla forma proto-indo-europea *mey- (ossia, “piccolo”).

La parola “secondi” deriva dal latino secundus (ossia, “quello che segue”), che è un prodotto dalla nominalizzazione del verbo sequor (seguire), che deriva dalla radice proto-indo-europea *sekw, dallo stesso significato.

Il “metro”

Il termine “metro” venne usato nel 1675 da Tito Livio Burattini. Fu sua, infatti, una delle prime definizioni dell’unità di misura della lunghezza. Burattini basò la sua definizione di metro su un pendolo che batte esattamente ogni secondo.

C`è da dire che il semiperiodo di un pendolo lungo un metro è, effettivamente, circa un secondo (quindi Burattini non aveva proprio torto), anche se questo intervallo di tempo varia al variare della latitudine.

Il metro viene oggi definito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto, in un intervallo di tempo pari a 1/299792458 di un secondo. La definizione fa, quindi, riferimento ad una delle grandi costanti del nostro universo, la velocità della luce.

Storicamente, il metro venne definito (nel 1791) come 1/10000000 del quarto del meridiano terrestre che passava per Parigi (una decisione abbastanza francocentrica). Venne, poi, determinato che la lunghezza del quarto terrestre in questione era sbagliata di ben 1 957 metri! Per questo motivo, nel 1799, venne creato il primo campione standard in platino-iridio.

La parola “metro” deriva dal greco antico μέτρον (métron, ossia “qualcosa che si usa per misurare”), forma che deriva dalla combinazione delle radici proto-indo-europee *meH1 e *-trom, rispettivamente “misurare” e un suffisso che denota, per un qualsiasi verbo, l’oggetto che serve a portarlo a compimento.

Il “chilogrammo”

L’ultima delle grandezze del sistema “originale” del 1889 è il chilogrammo (spesso abbreviato a “chilo”).

Storicamente, il chilogrammo è definito come la massa di un litro (decimetro cubo) di acqua distillata alla temperatura di circa 4 °C. Una definizione alternativa (durata fino a pochi anni fa) era relativa alla massa di un particolare cilindro, di altezza e diametro di circa 4 cm, della stessa lega di platino-iridio del metro “standard”.

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L’esemplare standard di 1 kg, conservato come se da lui dipendesse la salvezza dell’universo intero. fonte

Oggi, il metro è definito in relazione ad un’altra delle costanti universali, la costante di Planck (detta anche “quanto di azione”).

La parola “chilogrammo” è formata dalla combinazione di “grammo” con il prefisso “chilo”, che implica un fattore di moltiplicazione di 1000.

Il prefisso “chilo” deriva, infatti, dal greco χίλιοι (khílioi), che significa proprio 1000. La storia di questo prefisso, però, è abbastanza contorta.

La sua etimologia in greco antico è strettamente connessa a quella della parola χείρ (kheír, ossia “mano”), che deriva dalla radice proto-indo-europea  *ǵʰes- (mano).

Pare che khílioi derivi dalla locuzione *ǵʰesl-i-yoy (letteralmente, “a piene mani”), locuzione che, poi, venne interpretata arbitrariamente come un numero di alto valore, ossia 1000.

La parola “grammo” ha anch’essa origine greca. Questa deriva, infatti dalla locuzione γράμμα (grámma), che letteralmente vuol dire “segno scritto”, dato che è un nome ottenuto affibbiando al verbo “scrivere”(γράφω, gráphō) il suffisso resultativo -μα (-ma). Il verbo gráphō deriva dalla radice proto-indo-europea *gerbʰ- (incidere).

Non è difficile immaginare, data la tecnologia disponibile all’epoca, che “incidere” e “scrivere” fossero azioni molto simili.

Insomma, un grammo è il risultato di un segno. Già ai tempi dell’antica Grecia questo lemma era connesso a una unità di peso (specificamente, un ventiquattresimo di oncia).

La necessità di connettere un’unità di peso con un segno scritto deriva, probabilmente, dall’attività commerciale.

È, infatti, noto che l’unità di peso arcaica del grammo fosse di origine semitica. In aramaico israelo-palestinese, infatti, grūm vuol dire “seme duro di un frutto”, elemento probabilmente utilizzato come unità di peso.

L’“ampere”

E qui le cose si fanno complesse.

L’ampere è l’unità di misura dell’intensità di corrente (ossia una grandezza fisica abbastanza recente dal punto di vista storico), non inclusa nel “Sistema MKS”.

La definizione storica dell’ampere è abbastanza contorta. L’unità base dell’intensità di corrente era, infatti, definita come l’intensità di corrente elettrica costante che, se mantenuta in due conduttori lineari paralleli, di lunghezza infinita e sezione trasversale trascurabile, posti a un metro di distanza l’uno dall’altro nel vuoto, produce, tra questi, una forza pari a 2×10−7 N per ogni metro di lunghezza.

Chiaro no?

Nel 2018, l’ampere venne, comprensibilmente, ridefinito, anche lui in termini di costanti fisiche fondamentali. Un ampere è, infatti, la corrente elettrica che corrisponde al passaggio di 1/(1.602176634 × 10−19) cariche elementari per secondo (ossia, un elettrone per secondo).

Questa unità di misura prende il nome dal fisico francese André-Marie Ampère, uno dei principali studiosi dell’elettromagnetismo.

Ma noi di Missione Scienza non ci fermiamo qui, sarebbe troppo facile.

Il cognome Ampère è abbastanza comune nella zona di Lione (che ha dato i natali al fisico sopracitato). Questo cognome deriva dall’occitano (lingua tutt’oggi abbastanza diffusa in tutta la Francia meridionale), specificamente dalla parola emperi (impero). Letteralmente, questo cognome denotava la provenienza della famiglia dal “Sacro Romano Impero”.

La parola deriva dal latino imperō (comando, ordine), che è un risultato della radice proto-indo-europea *per- (portare avanti).

Il “kelvin”

Un altro cognome.

Lord William Thomson, primo barone di Kelvin, generalmente noto come Lord Kelvin (nome che ha un sacco di potenziale per un Sith, se chiedete a me… Darth Kelvin… bellissimo), ha l’onore di essere l’eponimo per questa unità di misura, grazie alla sua dedizione allo studio della termodinamica. Fu sua la proposta della definizione di una scala di temperature assoluta, basata sulla concezione termodinamica dell’esistenza di una temperatura minima (quella che noi oggi conosciamo come 0 K).

A differenza della scala (ancora oggi abbastanza diffusa) dei gradi celsius (ossia i comunissimi oC), i kelvin non ammettono valori negativi. Per ragioni di comodità (come nel caso del “secondo”) si è mantenuto un parallelismo fra differenze di temperatura, ossia ΔT(K) = ΔT(oC).

Nonostante fosse nato a Belfast, a seguito dei suoi meriti in campo scientifico, William Thomson acquisì il titolo di lord e un baronato in Scozia. Il Kelvin, infatti, è un fiume che scorre nei dintorni di Glasgow e il cui nome in gaelico scozzese (Cheilbhinn) deriva dalla fusione delle parole gaeliche caol e abhainn (rispettivamente “stretto” e “fiume”).

sistema metrico internazionale
Il fiume Kelvin e l’università di Glasgow (dove Lord Kelvin studiò per molto tempo). fonte

Se caol può essere tracciata solo fino al proto-celtico *koilos (sottile), la parola abhainn deriva direttamente dal proto-indo-europeo. La radice proto-celtica *abū (fiume) deriva proprio dalla forma proto-indo-europea *h₂ep- (acqua).

La stessa radice da cui deriva la nostra parola “acqua”, *h₂ep- (acqua) unita alla radice *h₁egʷʰ- (bere) forma la locuzione *h₂ékʷeh₂ (acqua da bere).

La “candela”

Dato che funge da unità di misura per l’intensità luminosa, una candela (1 cd) è, non sorprendentemente, l’intensità luminosa di una candela di cera.

Formalmente, anche questa unità di misura è espressa in termini di costanti universali. Nello specifico il “candela” è definito prendendo come costante l’efficacia luminosa della radiazione monocromatica di frequenza 540 × 1012 Hz. Questo valore, Kcd, è 683 cd sr kg–1 m–2 s3, (con sr si intende steradianto, ossia i corrispontenti tridimensionali dei radianti).

La parola candela deriva dal verbo latino candēre (brillare), forma che deriva dal proto-italico *kandēō, dallo stesso significato. La storia della parola si traccia fino al proto-indo-europeo, dove la radice *(s)kand- è connessa proprio al concetto di “brillare” e “risplendere”.

La “mole”

La storia della “mole” è intricata e costellata di nomi di eccellenti scienziati, Dalton, Berzelius, Cannizzaro…

la mole è definita come la quantità di sostanza che contiene esattamente 6,02214076×1023 entità fondamentali (ossia, un numero di Avogadro di volte).

Il termine, però, nasce dall’inglesizzazione dell’unità tedesca Mol, introdotta dal chimico Wilhelm Ostwald nel 1894, che era un’abbreviazione della dicitura Molekül (molecola in tedesco).

La parola deriva dal latino molecula (ossia “piccola massa”).

L’italiano “molecola”, infatti, deriva dalla combinazione di mōlēs (massa) e del suffisso diminutivo -cula (di origine sconoscita). La parola mōlēs deriva dalla radice proto-indo-europea *meH3 (letteralmente, “esercitare peso”).

In conclusione

Questo è il nostro sistema metrico internazionale. Fondato nella generale convinzione che comunicare dati in maniera comprensibile a tutti, è la base per una società funzionale.

Immaginate come sarebbe terribile calcolare quanto pesi il vostro bagaglio a mano da centipesi britannici lunghi (1 lcwt = 50,802345 kg) a libbre americane (1 lb = 453,59237 g) quando volate low cost.

Senza contare tutte le volte che le ricette online riportano le dosi in tazze.

Piccola riflessione personale a piè di pagina

Immaginate quanto sembrerà assurdo ad una civiltà umana unificata (cosa che io, personalmente, spero che avvenga il più presto possibile) che, semplicemente passando un confine politico-nazionale arbitrario, tutto il sistema di conto monetario cambi senza una specifica ragione.

Esattamente come il tomolo della Basilicata era diverso da quello della Sicilia…

Fine della piccola riflessione personale a piè di pagina

Insomma.

Morale della favola, il sistema metrico internazionale è bello…

… E la scala Fahrenheit non ha senso.

Fonti

Sistema metrico internazionale
Cubito
Barone di Kelvin
Wiktionary

Luca Ricciardi

Chimico fisico dei sistemi biologici, laureato a Roma sia in triennale che in magistrale all'università "La Sapienza". Attualmente in Olanda nella ridente cittadina di Enschede per conseguire un PhD, cofinanziato da Royal Dutch Shell, riguardo la produzione di biocarburanti a partire da materiale di scarto agricolo.

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