Videnskabens fundament er fyldt med fejl

Af Rasmus Kragh Jakobsen

Hvor høj er du? Hvor meget vejer du? Hvilken størrelse sko bruger du?
Det synes trivielt, men at du kan måle dig med din svoger i Thisted skyldes faktisk lidt af videnskabelig en bedrift.
Den 22. juni 1799 blev en mærkedag for videnskaben. En gruppe lærde trådte frem for den lovgivende forsamling i Paris og præsenterede frugten af mange års møjsommeligt arbejde - en platinstok på en meter og et platinlod på et kilogram. De to nye enheder skulle gøre op med det virvar af måleenheder, der fandtes i Frankrig, hvor hver provins, hvert distrikt ja, næsten hver by havde sine egne mål. Man vurderede i samtiden, at Frankrig havde ikke mindre 250.000 forskellige måleenheder dækket under ca. 800 navne.
Paradoksalt nok var det Louis XVI, som i monarkiets døende dage i 1790 havde forordnet, at landets klogeste hoveder udarbejdede et nyt system, som nu i bedste revolutionsånd gjorde fuldstændig op med de traditionelle indgroede mål som fod, alen, skæppe, favn osv. Louis XVI ville efterkomme folkets krav om ensartethed og kontrol, så adelen ikke længere kunne snyde på vægten, men hverken kongen eller folket havde nogen anelse om hvad de skulle få.
De lærde ville ikke blot vælge nogle allerede eksisterende måleenheder og ophæve dem til standarder som f.eks. Ole Rømer havde gjort herhjemme i 1683. Mænd som Antoine-Laurent Lavoisier, der anerkendes som den moderne kemis fader, satte sig et højere næsten guddommeligt mål. De nye enheder skulle være evige og uforanderlige og være lige for alle mennesker i alle nationer. Præcis som den franske revolution kort efter erklærede universelle rettigheder for alle mennesker ønskede de lærde, at de nye mål skulle være universelle. Og for at opnå det evige og for at deres skabelse ikke skulle ses som en enkelt gruppes eller nations arbejde skulle de fundamentale enheder fravristes selve den uforanderlige Jord.
Samtidig skulle målene baseres på tallet 10 med de tilhørende betegnelse kilo, centi, milli osv., der ville gøre det nemt at regne med også uden en højere matematikeksamen. Tiden var til store forandringer og de lærde ville smide vanens tyngende lænker og bygge en ny verden på rationelle principper, der skulle inducere borgerne til at tænke rationelt og bringe fornuft og orden i handel og udveksling af information.

For at nå dette vidtløftige mål skulle der bruges en vægt og en længde. Derfor blev to anerkendte astronomer i juni 1792 sendt fra Paris i hver deres retning i selskab med en assistent og en kærre med det mest moderne videnskabelige udstyr. Den 42-årige Jean-Baptiste-Joseph Delambre drog mod nord mens den 47-årige Pierre-François-André Méchain drog mod syd med den mission at opmåle verden eller ihvertfald det stykke af Jordens meridian som løber fra Dunkerque til Barcelona. Den franske forsamling af lærde havde nemlig besluttet, at meteren skulle fastsættes som en 10 milliontedel af cirkelstykket fra Nordpolen til ækvator og ved nøjagtigt at måle den bid af meridianen som går fra Dunkerque til Barcelona kunne man beregne hele længden og dermed meteren. At man lige valgte at måle linjen mellem Dunkerque og Barcelona hang uden tvivl sammen med, at den går midt gennem Paris. Til gengæld går den også uden om de britiske øer, hvilket englænderne blev så fornærmede over, at de med det samme afviste systemet.
Selv om arbejdet var blevet anslået til omkring et år løb Delambre og Méchain ind i så mange problemer, at de efter det første år tilsammen blot havde opmålt 120 af de godt 1.000 km. For at måle afstanden delte de linjen op i hundredevis af små trekanter, hvor de målte vinkler og beregnede sidestykkernes længder. Sådan 'triangulerede' de sig vej gennem landskabets synlige punkter - fra katedralers spir over kanten af udslukte vulkaner. Mens revolutionen brød ud og bølgede over landet, mens Frankring og Spanien erklærede krig målte de møjsommeligt videre tværs over frontlinjen. De blev både fængslet af spanske soldater i Spanien og var tæt på at ende i guillotinen i Frankrig, fordi kongens farve var hvid og de rejste belæsset med papir.
Det tog hårdt på især Méchain, som i 1797 skriver til Delambre fra det sydlige Frankrig:
»Jeg har valgt at blive i dette rædselsfulde exil, fjernt mine andre pligter, fjernt fra alle mine kære og fjernt fra hvad der er i min egen bedste interesse. Jeg vil ofre alt snarere end vende tomhændet tilbage til Paris,« skrev han og afsluttede dystert.
»Og hvis jeg ikke kan fuldende arbejdet, vender jeg aldrig tilbage. Enten vil jeg snart genvinde den styrke og energi jeg aldrig burde have tabt eller jeg vil ophøre med at eksistere.«
Delambre opfatter brevet som et selvmordsbrev, men 7 år efter deres afrejse vender de begge tilbage med det tal de med stor møje har fravristet klodens krumme overflade.

Det var i mellemtiden lykkedes den lærde L. Lefèvre-Gineau og hans italienske assistent J.V. Fabbroni at nå frem til kilogrammet efter forsamlingens retningslinjer. Et kilogram var ligesom meteren defineret ved naturen nemlig som vægten af en kubikdecimeter destilleret vand ved 4 C, hvor vands massefylde er størst. Lefèvre-Gineau benyttede Archimedes princip at forskellen på et objekts vægt i luft og i vand er præcis vægten af det vand den fortrænger. Han fremstillede en hul cylinder af messing, der lige akkurat var tung nok til at synke i vand. Efter justeringer for ekspansion pga. temperaturen målte de omhyggeligt cylinderens rumfang til 11,28 kubikdecimeter og ved at veje messingcylinderen ligeså omhyggeligt kunne de regne vægten af 1 kubikdecimeter ud. Juvelér Marc Etienne Janetti, som var flygtet efter revolutionen, blev hentet tilbage til Paris for at fremstille kilogramsloddet og meterstokken i platin og den 22. juni 1799 var de klar.
Det var et sejrrigt øjeblik for videnskaben, at man midt i revolutionens enorme sociale og politiske omvæltninger kunne fremvise to faste eviggyldige holdepunkter. Frankrigs nye enehersker Napoleon Bonaparte anerkendte også straks betydningen: »Mange krigstogter vil komme og gå, men det her arbejde vil holde evigt,« sagde han mens de lærde svulmede af stolthed.
Men en af de lærde har ikke haft det så godt.
Méchains breve til Delambre havde afsløret en mere og mere desperat mand på randen af selvmord.
»Efter alt det, der er sket, kan jeg ikke mere vise mig nogen steder og mit eneste ønske er at blive udslettet,« skrev han fortvivlet kun et år inden målingerne var færdige.
Det var gået op for den pertentligt grundige Méchain, at der havde indsneget sig en fejl i hans målinger. På det tidspunkt var det imidlertid for sent - Spanien og Frankrig lå i krig og det var umuligt at lave nye målinger. I brevet forklarede han ikke, hvorfor han var så ulykkelig, men som eftertiden senere skulle vise kom denne fejl til at martre ham resten af hans dage. Méchain turde ikke indrømme sin fejl. Med tanke på det enorme arbejde de to havde lagt og hvor meget og ondskabsfuldt hans kolleger ville boltre sig i hans ulykke, valgte han at tage sin hemmelighed med sig i graven. Han døde af gul feber i 1804 på sin anden mission til Spanien. Først i årene efter offentliggjorde Delambre rettelsen som en ubevidst fejl til trods for, han vidste bedre. Meterstokken viste sig at være to titusindedele for kort, men man skønnede, at fejlen var så beskeden, at meterstokken var god nok.
Den rene smukke afstand på præcis 10.000.000 meter fra ækvator til Nordpolen endte altså ved en menneskelig fejl med at være ca. 2 km længere eller 10.002.290 meter for at være præcis.

Selv om Napoleon omfavnede metersystemet ville folket ikke vide af det. De traditionelle mål var dybt forankret og folket så de nye mål som elitens værk. Napoleon anede en ny revolte og bøjede sig - samme aften som han indledte det katastrofale felttog mod Rusland vendte han tilbage til folkets gode gamle system. I udlandet gik det ikke meget bedre, her var man mistroisk og anså målene for politisk og revolutionært farlige. Men fra omkring 1850 spredte metersystemet sig hurtigt gennem Europa og omkring 1880 var det kun Danmark og Rusland, som forbød det. En politisk strid mellem Højre og Venstre i folketinget betød det først efter 1916 slog igennem herhjemme.
I 1960 vedtog man et internationalt videnskabeligt målsystem, Systéme International eller SI-systemet, der er en kraftig udbygning og forfining af metersystemet. Forskere indenfor metrologien, som den gren af videnskaben hedder, har i dag erstattet næsten alle 7 grundenheder i SI-systemet med naturkonstanter. Meteren er f.eks. defineret ud fra den afstand lys aflægger på 1/299.792.458 sekund, mens tid er defineret ud fra hvor længe det tager et Cæsium-133 atom at svinge 9.192.631.770 gange mellem to tilstande.
Men der er et sort får.
Kilogrammet er stadig defineret ud fra den 39,7 mm høje platincylinder med en diameter på 39,4 mm, som Janetti fremstillede i 1799. Og det nager videnskabsmændene, for ikke nok med, at det er pinligt gammeldags og at nutidige beregninger har vist, at loddet fra start afveg 28 mg fra vægten af en kubikdecimeter vand ved 4 C, men selve loddet forandrer sig.
»Kilogrammet tager på i vægt,« siger metrolog Lars Nielsen, der vogter over vores danske kopi nr. 48 af arkivkiloet på DFM (Dansk Fundamental Metrologi).
»Det originale kilogramslod er kun taget ud tre gange for at veje og notere korrektionerne på de omkring 80 kopier, der er i verden og det viser sig, at kilolodderne tager lidt på med årene.«
Kort sagt er et kilogram ikke længere det samme kilogram.
Atmosfæresmuds sætter sig på loddet og f.eks. kviksølv vil meget gerne reagere med platin og finde små sprækker i krystalgitteret, hvor det kan smutte ind og blive siddende.
Der er selvfølgelig tale om så små forskelle, at det ikke har betydning for udslaget på badevægten, men blandt videnskabsmænd er det helt uacceptabelt. Man har derfor forsøgt at finde bedre metoder, som f.eks. det 'elektriske' kilogram, hvor man måler den elektriske styrke, som skal til for at skabe et elektromagnetisk felt der nøjagtigt ophæver tyngdeaccelerationens træk i et kilogram. En anden metode er at tælle atomer. Hvor mange atomer Silicium skal der til et kilogram? Det er for svært at tælle dem enkeltvis så i stedet prøver man at skabe en perfekt kugle af Silicium på nøjagtig 93,6 mm i diameter.
Men til trods for talrige forsøg på binde masse til en naturkonstant er det stadig de gamle lodder, der giver den bedste præcision og med de indbyggede fejl vil Den Franske Revolutions mål om utopisk perfektion aldrig opnåes. Til trods for fejlene har mænd som Méchain og Delambre for evigt forandret vores allesammens dagligdag og bidraget til globaliseringen.

Copyright © Rasmus Kragh Jakobsen og Dagbladet Politiken A/S www.pol.dk