Polski akcent prehistorii systemu metrycznego

Interesującym wątkiem europejskiej rewolucji naukowej były pomysły związane z dążeniem do ustanowienia powszechnie obowiązującej jednostki miary długości. Różnorodność stosowanych lokalnie w rozmaitych krajach i regionach tradycyjnie ukształtowanych miar i wag (do tego często noszących takie same nazwy), utrudniała transakcje handlowe i sprzyjała nieuczciwym machinacjom. Przestawienie się uczonych na naukę eksperymentalną, zainicjowanie matematyzacji nauk przyrodniczych i coraz częstsze od XVII wieku prowadzenie badań nie tylko jakościowych, ale i ilościowych, pilnie wymagało przyjęcia wspólnych ustaleń, które umożliwiłyby wzajemne informowanie się badaczy o uzyskanych wynikach, czy powtarzanie cudzych doświadczeń. Można by powiedzieć, że na styku wspomnianych dwóch głównych cech rodzącej się wówczas nauki nowoczesnej (matematyzacji i eksperymentu) pojawiła się potrzeba ujednoliconego pomiaru, a więc wspólnej, logicznej (w miarę możności naturalnej, by ułatwić jej weryfikowanie) i dokładnej miary. Była nieodzowna, jeśli świat naukowy miał skutecznie współpracować.

Laska z miarką w środku - przyrząd do mierzenia konia w kłębie, Niemcy (?), XIX w.; Muzeum Pałacu Króla Jana III w Wilanowie; fot. Z. Reszka

Z jednostką czasu nie było kłopotów – sekunda znana była od głębokiej starożytności i łatwo było ją ustalić. Nic więc dziwnego, że po odkryciu przez Galileusza izochronizmu wahadła (stałego czasu trwania jego wychylenia, zależnego od długości wahadła), a zwłaszcza po zbadaniu i praktycznym wykorzystaniu (1657) tego zjawiska przez Christiaana Huygensa, najpopularniejszą wśród uczonych stała się koncepcja przyjęcia za miarę powszechną długości wahadła sekundowego (tę pierwszy zgłosił Huygens w 1664 r.) lub półsekundowego (sugerował to Christopher Wren w 1670 r.).

W tym miejscu warto nadmienić, że autorem najdawniejszej znanej udokumentowanej takiej propozycji był Polak Stanisław Pudłowski (1597-1645). Był on synem krakowskiego kuśnierza, kształcił się w zakresie prawa, matematyki, fizyki i astronomii w kraju i we Włoszech, gdzie długo przebywał i zetknął się m.in. z Galileuszem i Torricellim. Pudłowski był wykładowcą i rektorem Akademii Krakowskiej, a także proboszczem parafii św. Mikołaja na ulicy Wesołej w Krakowie. Urządził tam sobie pracownię fizyczną i obserwatorium astronomiczne. Około 1644 r. wpadł na pomysł przyjęcia za miarę powszechną długości wahadła sekundowego. Wkrótce potem zmarł, ale zdążył z nim zapoznać swego przyjaciela, Włocha Tytusa Liwiusza Boratyniego (Burattiniego, 1617-81), osiadłego w Polsce od 1641 r.

Boratyni rozwinął tę koncepcję do postaci całego systemu powiązanych ze sobą jednostek długości, objętości i ciężaru. Warto może wspomnieć, że podstawową jednostkę ciężaru określił za pośrednictwem wody, tak samo, jak ustalono później związek między gramem a centymetrem. Zdając sobie przy tym sprawę, że ciężar określonej objętości wody bywa różny, zależnie od jej składu i temperatury, zalecał by do ustaleń posługiwać się wodą deszczową „w dniu niezbyt zimnym”. Wszystko to wyłożył w traktacie łacińskim Misura universale (Miara powszechna), wydanym w Wilnie w 1675 r., proponując nazwanie podstawowej jednostki – odpowiadającej długości wahadła sekundowego – „metrem katolickim, czyli powszechnym”.

Chociaż Boratyni oddał w tej publikacji sprawiedliwość Pudłowskiemu, wyraźnie stwierdzając, że był on autorem tej koncepcji miary powszechnej, nie przysłużył mu się dobrze zwlekając z jej ogłoszeniem aż trzydzieści lat. Na skutek tego priorytet Pudłowskiego w tej dziedzinie nie jest szerzej znany.

Nawiasem mówiąc, sam Boratyni był postacią wielce interesującą. Głośne były przeprowadzone przez niego w Warszawie w latach 1647-48 próby z modelami machin latających. Jako architekt królewski od 1650 r. zbudował Pałac Kazimierzowski w Warszawie (1652), znajdujący się dziś w obrębie zabudowań uniwersyteckich. Około 1664 r. urządził w Ujazdowie pod Warszawą obserwatorium astronomiczne, w którym zaobserwował plamy na planecie Wenus (1665), zbudował most przez Wisłę (1666), nawadniał ogrody za pomocą własnej konstrukcji machin do czerpania wody (o wydajności 4-5 tys. beczek na dobę) napędzanych przez wiatraki, podobno skonstruował mikrometr i pracował nad maszyną do liczenia.

W Polsce znany był jednak przede wszystkim jako dzierżawca mennic państwowych. Przywilej ten, wraz ze szlachectwem, otrzymał w 1658 r. za zasługi oddane podczas szwedzkiego potopu, kiedy wystawił własnym sumptem oddział wojska i jeździł w misjach dyplomatycznych do Florencji i Bolonii. Był bardzo niepopularny – powszechnie podejrzewano go o fałszowanie monety i inne nadużycia, a bite przez niego pierwsze w Polsce szelągi miedziane zwano pogardliwie „boratynkami”. Cieszył się natomiast poparciem Jana Kazimierza, Jana Sobieskiego, Paców i Radziwiłłów. W 1660 r. został sekretarzem królewskim, w 1664 r. – starostą osieckim, a w 1668 r. burgrabią krakowskim. Korespondował z czołowymi uczonymi europejskimi, m.in. Mersennem, Kircherem, Heweliuszem i Magnim.

Wróćmy wszakże do wątku miary powszechnej. Sprawa wydawała się przesądzona, kiedy doświadczenia przeprowadzane od 1671 r. w Cayenne w Gujanie Francuskiej przez astronoma Jeana Richera wykazały, iż długość wahadła sekundowego mniejsza jest na równiku niż w Paryżu. Okazało się, że zależy ona od szerokości geograficznej. Podważyło to przydatność takiej jednostki miary, gdyż komplikowało możliwość jej kontrolowania. Mimo to, miała ona także w XVIII wieku zwolenników, nawet tej rangi co Thomas Jefferson, Charles Marie de La Condamine, czy Charles Maurice de Talleyrand-Périgord. Ten ostatni sugerował w 1790 r. francuskiemu Zgromadzeniu Ustawodawczemu przyjęcie w porozumieniu z Royal Society w Londynie jako miary powszechnej długości wahadła sekundowego dla średniej szerokości geograficznej krajów świata cywilizowanego, np 45º szerokości północnej.

Ostatecznie rewolucyjna Francja (a w ślad za nią stopniowo cały świat) przyjęła metr oparty na długości południka ziemskiego (1799). Jako pierwszy taką jednostkę zaproponował Gabriel Mouton w 1670 r. Opierając się na opinii Akademii Francuskiej (która uznała, że jest rzeczą bardziej naturalną mierzyć odległość punktów w odniesieniu do ćwierci obwodu Ziemi, niż w odniesieniu do długości wahadła). Zgromadzenie Ustawodawcze uruchomiło w 1791 r. prace zmierzające do empirycznego wyznaczenia wielkości metra na podstawie pomiaru łuku południka biegnącego pomiędzy Dunkierką a Barceloną (trwało to, z powodu trudności politycznych, aż do 1798 r.). W inauguracji systemu metrycznego, do której doszło w Paryżu 22 czerwca 1799 r., uczestniczyli przedstawiciele Danii, Hiszpanii, Szwajcarii, Holandii, Ligurii, Republiki Rzymskiej, Republiki Toskańskiej i Królestwa Sardynii.