 È universalmente accettato che la prima importante tappa nello sviluppo dei concetti relativi alle misure sia stata antropomorfica: in essa le principali unità di misura sono parti del corpo umano. Gli uomini misurano ciò che li circonda con se stessi (piedi, braccia, dita, palmi,…) e questo è davvero un sistema primitivo e antichissimo. Certo, anche i primi esseri umani ad usare queste unità dovevano essere consapevoli che la lunghezza del proprio braccio o del proprio piede era diversa da quella di un’altra persona, ma agli inizi le differenze individuali non sembravano importanti considerato il basso livello di precisione richiesto per le misurazioni di quei tempi. Solo successivamente questo sistema raggiunse un livello di astrazione e si passò così, da un periodo caratterizzato da unità di misura individuate da rappresentazioni concrete, ad un periodo in cui siamo ormai in presenza di concetti astratti (si passa, per fare un esempio, dal mio piede al piede in generale). In altre parole il piede, il passo, il palmo furono standardizzati. Da allora le diverse misure antropomorfiche poterono assolvere molto bene e, per lungo tempo, la loro funzione nelle relazioni umane, all’interno delle rispettive società. Queste unità furono però caratterizzate da grande eterogeneità, in quanto cambiavano con il trascorrere del tempo ed erano diverse da nazione a nazione, da regione a regione, spesso da città a città.
Bassorilievo metrologico greco.Oxford, Ashmolean Museum
Un sistema di misura basato su unità universali si affermò solo con la Rivoluzione Francese e la nascita della società moderna, in un momento storico in cui tale obiettivo era ormai divenuto auspicabile e compatibile con quegli ideali di universalità e di razionalità che hanno così fortemente caratterizzato la filosofia illuminista. Il 26 marzo 1791 l'Assemblea Costituente Francese istituì la Commissione Generale dei Pesi e Misure ed adottò, per la lunghezza, un’unità equivalente a un decimilionesimo della distanza tra il Polo Nord e l’Equatore.
L’Assemblea decretò solennemente: "Considerando che per arrivare a stabilire l’uniformità dei pesi e delle misure è necessario fissare un’unità di misura naturale e invariabile e che il solo mezzo per estendere questa uniformità alle nazioni estere e per esortarle a decidere insieme su un sistema di misure è di scegliere un’unità che non conservi niente di arbitrario né di specifico ad alcun popolo della terra[…]adotta la grandezza del quarto di meridiano terrestre come base del nuovo sistema di misure. Questa unità fu chiamata metro, dal greco metron che significa una misura (la metrologia è la scienza della misura).
La misura del quarto di meridiano fu completata nel novembre del 1798 e la costruzione del modello definitivo del metro venne realizzata nel giugno del 1799. Il 22 dello stesso mese il prototipo fu presentato al Consiglio degli Anziani e dei Cinquecento, e successivamente depositato agli Archives Nationales. Questo prototipo, di platino, era una sbarra a sezione rettangolare di 25,3 x 4 mm. Nel Novecento gli sviluppi della fisica atomica permisero di elaborare dei metodi per la misurazione di una lunghezza che erano di gran lunga più esatti di quelli del passato. Dopo uno studio intensivo della luce emessa da lampade che usano sostanze diverse, nel 1960 l’XI Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure scelse una particolare radiazione di color rosso-arancio per ridefinire il metro (in dettaglio come quella lunghezza che equivale a 1.650.763,73 lunghezze di onda nel vuoto della radiazione che corrisponde a transizioni specifiche tra dell’atomo di Krypton 86)  .
Un ulteriore passo avanti nella ricerca di universalità fu realizzato poi su un suggerimento che il fisico tedesco Max Planck  aveva avanzato sin dal 1889. Planck aveva suggerito di basare il sistema di unità su valori assegnati per convenzione ad alcune costanti fondamentali della fisica (ad esempio la velocità della luce, la costante di Planck, la costante di Avogadro ) che riassumono le informazioni più profonde di quanto noi conosciamo sulla realtà. La prima (parziale) realizzazione del progetto di Planck è avvenuta così nel 1983 (XVII CGPM) dopo l’attenta considerazione di differenti alternative, la costanza della velocità della luce è stata adottata quale principio fondamentale assegnando ad essa il valore convenzionale c = 299792458 m/s. Il metro è ora di fatto un'unità derivata: è il tragitto percorso dalla luce nella frazione 1/299792458 di secondo. La decisione di ridefinire il metro nacque in particolare dalla insoddisfazione degli studiosi verso la precedente definizione, generata dalla limitazione dell’accuratezza con la quale poteva essere realizzato il campione del metro usando la specifica radiazione arancio di una lampada di Krypton-86 . Realizzazione del metro campione secondo l’adozione della XVII CGPM (si fa ricorso alla luce emessa da un laser ad elio-neon stabilizzato allo iodio), Sevres, Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure. Questa succinta soluzione (“Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299,792,458 de seconde” nel linguaggio ufficiale del 1983 del Sistema Internazionale, sistema conosciuto nel passato come Sistema Metrico Decimale) è anche un eccellente compromesso fra differenti esigenze, in quanto fu ovviamente necessario trovare una formulazione adatta a scopi diversi; una formulazione che potesse essere capita nelle scuole e fosse sufficiente per i requisiti della metrologia legale e allo stesso tempo soddisfacesse anche le richieste sofisticate della scienza moderna, ai più alti livelli di accuratezza.
Paolo Agnoli – Fisico
Nota redazionale SxT: Segnaliamo ai nostri web-nauti una interessante ricerca di P. Agnoli e G. D'Agostini sul rapporto tra il metro e il pendolo . Segnaliamo anche l'articolo di Edward Tenner ( storico e docente a Princeton) sul numero di maggio 2005 di Technology Review rivista on-line del MIT che cita appunto la ricerca di P.Agnoli e G.D'Agostini
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