Tuumailuja metristä

Metri se on sopiva mitta. Hauki on metrin, Suomi on miljoona, ja kuutiometri – sehän on tuhat litraa. Tuhat litraa vettä painaa tonnin. Helppoa! Näin yksinkertaisen ja toimivan järjestelmän kehittäminen ja käyttöönotto on varmaan ollut keksijöilleen pelkkää juhlaa. Noinkohan?

Mittanormaalit (metri, kg, 3 jalkaa, naula). Kuva: Helsingin yliopistomuseo.

Yliopistomuseon kokoelmiin kuuluu vihreällä veralla vuorattu pähkinäpuinen laatikko, jonka sisällä säilytetään vanhoja metrin, kolmen jalan, kilogramman ja naulan vertailukappaleita eli mittanormaaleja sekä punnussarjaa, johon kuuluu eri kokoisia painoja puolen milligramman ja kilogramman väliltä. Kaikki esineet on valmistettu kullatusta messingistä sekä platinasta, ja niillä on vielä erikseen omat mahonkiset säilytyslaatikkonsa. Mittanormaalit ovat nykyään museoesineitä, sillä pituuden ja massan perusyksiköitä ei enää määritellä fyysisten kappaleiden avulla. Mutta kuka nämä mitat on valmistanut ja mistä valmistaja tiesi kuinka pitkiä ja painavia niiden tuli olla?

Nykyisen metrijärjestelmän tarina

Nykyisen metrijärjestelmän tarina alkaa Ranskan vallankumouksen ajalta. 1700-luvun lopulla mittajärjestelmät länsimaissa rehottivat kuin horsma pientareella. Eri maissa oli käytössä eri mitat, joiden suuruus vaihteli jopa maiden rajojen sisällä. Suomessa käytettiin tuolloin ruotsalaiseen kyynärään perustuvaa järjestelmää, jossa pituudet liittyivät toisiinsa seuraavasti: 1 syli = 3 kyynärää = 6 jalkaa = 72 tuumaa = 864 linjaa. Vähän myöhemmin Suomessa otettiin ruotsalaisen järjestelmän rinnalle käyttöön myös samantapainen, venäläiseen arsinaan perustuva järjestelmä. Jo alkaa mietityttää, että minkähänlainen mekkala tuon aikaisilla turuilla on ollut, kun kauppiaat ja asiakkaat ovat tarkistaneet toistensa mittoja ja jakolaskuja!

Taulukko, jossa numeroita ja Saksan kaupunkeja.
Jalan pituus eri puolilla Saksaa ennen mittauudistusta. Taulukko: Holmberg, Peter (1987).

Ranskan vallankumousta edeltävän vanhan hallinnon valtiovarainministeri Anne-Robert-Jacques Turgot (1727–1781) tuskaili maassa käytössä olevan, pari sataa erilaista mittaa sisältävän mittahimmelin kanssa ja totesi sen hankaloittavan kaupankäyntiä. Hän yritti ajaa läpi mittojen uudistusta tieteelliseltä pohjalta, mutta turhaan. Tarvittiin oikea vallankumous!

Ranskan vallankumous tarjosi otollisen ajankohdan mittauudistuksen läpiviemiseksi. Hankkeen puuhamieheksi ryhtyi poliitikko Charles-Maurice de Talleyrand-Périgord (1754–1838). Hän vakuutti kansalliskokoukseen osallistujat istunnossa 9. maaliskuuta 1790 kaunopuheisilla perusteluillaan:

“Hyvät herrat, lukemattomat erilaiset painomme, mittamme ja niiden omituiset nimellisarvot herättävät hämmennystä mielissä ja kaupankäynnissä. Mutta se, mikä erityisesti on virheiden ja epäluottamuksen lähde, ei ole niinkään tämä monimuotoisuus sinänsä, vaan nimien yhtenäisyyden alla olevat sisällölliset erot. Tällainen vaihtelu, joka on jatkuva riita-asioiden ansa hyväuskoisille, on paljon yleisempi kuin uskommekaan, koska jopa nimet, kuten jalka, kyynärä yms., joiden käyttöön näyttää liittyneen ajatus kiinteistä mitoista, sisältävät joukon hyvin todellisia eroja.” (Suomennos: Jukka Nyblom, 2020.)

Talleyrand ehdotti, että metrin tulisi olla sellaisen heilurin langan pituus, joka kerran sekunnissa heilahtaa puolelta toiselle. Esitys hyväksyttiin, jonka jälkeen uudistusta edistämään perustettiin Ranskan tiedemiehistön kermasta koostuva paino- ja mittakomissio. Komissio taas ei ollut lainkaan tyytyväinen tulevan metrin määrittelytapaan. Sen mielestä vuorokauden jako babylonialaisittain sekunteihin oli täysin mielivaltainen keksintö, eikä sitä sopinut sekoittaa uuteen “luomumetriin”. Mittavien pohdintojen jälkeen päädyttiin määritelmään, jossa matka pohjoisnavalta suoraan päiväntasaajalle tulisi olla tasan kymmenen miljoonaa metriä. Metri perustuisi siis Maan eikä minkään maan hallitsijan mittoihin, kuten vaikkapa Englannissa. Enää piti löytää joku, joka kävisi mittaamassa sen.

Maan muodosta oli käyty kova kiista 1730-luvulla. Pitkiä, pituuspiirin eli meridiaanin suuntaisia etäisyyksiä mitattiin tuolloin eri mantereilla niin sanottujen kolmiomittausten avulla. Kiista ratkesi navoiltaan litistyneen, mandariinin muotoisen maapallon kannattajien riemuksi sen jälkeen, kun ranskalaisen Pierre Louis Maupertuisin (1698–1759) retkikunta kävi Lapissa suorittamassa asteen pituisia meridiaanimittauksia. Koska Maan muoto tämän jälkeen kutakuinkin tunnettiin, ei metrin mittaamiseksi tarvinnut sentään koko matkaa pohjoisnavalta päiväntasaajalle mitata. Metriä varten päädyttiin kuitenkin mittaamaan lähes kymmenen asteen kaari, joka ulottui Dunkerquesta aina Barcelonaan asti. Kaari jaettiin kahden tähtitieteilijän, Pierre-Françoise-André Méchain (1744–1804) ja Jean-Baptist-Joseph Delambren (1749–1822) kesken.

Puolivartalomuotokuva miehestä, jolla viitta harteilla, leveä kangasvyö, ruusukesolmio rinnalla. Oikeassa kädessään hattu. Taustalla kipsinen rintakuva naisesta, vasemmalla pöydällä maapallo.
Metrin määrittäjä, matemaatikko Pierre-Simon Laplace. Kuva: Wikimedia Commons.

Ranskan ja Preussin sekä Ranskan ja Espanjan välille syttyneet sodat viivästyttivät mittausurakkaa huomattavasti, ja se valmistui vasta vuonna 1798. Mittaustuloksia analysoitaessa huomattiin, että Maan muoto olikin yllättävän epäsäännöllinen. Arvioinnissa jouduttiin tämän takia turvautumaan myös vanhoihin mittauksiin. Ranskalainen matemaatikko Pierre Simon Laplace (1749–1827) tutki ja yhdisteli mittaustuloksia ja sai lopulta arvion Maan muodolle ja siten myös metrille: 443,296 Pariisin linjaa vanhan mittatangon mukaan. Metrillä oli nyt pituus.

Mittanormaalit tulevat Suomeen

Suomessa metrijärjestelmän käyttöönottoa ajoi Keisarillisen Aleksanterin Yliopiston fysiikan professorina vuosina 1849–1875 toiminut Adolf Moberg (1813–1895). Kirjelmässään Keisarillisen Suomen senaatin valtiovaraintoimituskunnalle Moberg käyttää samoja perusteluja yhtenäisen mittajärjestelmän eduista kuin Talleyrand 80 vuotta aikaisemmin. Valtiovaraintoimituskunnan vakuututtua ehdotuksesta se laati toimintaohjeet mittanormaalien hankkimisesta Suomeen. Ajatuksena oli, että Pariisissa oleskeleva geofyysikko Selim Lemström valvoisi mittanormaalien valmistusta ja suorittaisi niiden tarkistusmittaukset. Hänelle asetettiin 3600 markan budjetti, jonka lisäksi hänen tuli raportoida työn vaiheista Suomen Tiedeseuran asettamalle komissiolle. Työn suorittamiseen Lemström sai paljon apua mittanormaalien parissa työskenteleviltä kollegoilta Pariisissa ja Tukholmassa ja lopulta hän saapui kahden mittanormaalisarjan kanssa Suomeen keväällä 1871. Mittanormaalien käyttöä ja suojaamista varten laadittiin tarkat ohjeet, jotka edellyttivät muun muassa, että niitä säilytetään “sopivassa ja kuivassa paikassa, lukittuina omiin säilytyslaatikoihin”, ja että niiden käyttöä valvoo turvallisuusohjeet tarkoin tunteva henkilö. Toinen mittanormaalisarjoista päätyi valtiovaraintoimituskunnalle ja toinen yliopistolle. Lemström ylitti hänelle asetetun budjetin 3000 markalla, mutta koska hänen ei katsottu pystyneen toiminnallaan vaikuttamaan asiaan ja lopputuloskin oli toivottu, hänen suoritustaan kiiteltiin.

Mustavalkoinen rintakuva keski-iän ylittäneestä miehestä, joka on kääntynyt oikealle. Hänellä on puku, tuuheat viikset ja lyhyet hiukset.
Selim Lemström. Kuva: Museovirasto, Historian kuvakokoelma.

Metrijärjestelmän käyttöönotto sujui verkkaisesti. Suomen suuriruhtinaskunnassa se otettiin virallisesti käyttöön vuoden 1887 alussa ja pakolliseksi se tuli vasta vuonna 1892. Pitkään tämänkin jälkeen vanhat mittayksiköt elivät ihmisten arjessa mukana, eikä niiden moninaisuudesta olla vieläkään päästy kokonaan eroon. Vai onko kukaan kuullut satasenttisestä televisiosta?

Tämänkertainen kuukauden esineemme symboloi metrijärjestelmän suurinta heikkoutta eli sen tapaa määritellä metri ja kilogramma fyysisten esineiden avulla. Tämän havaitsi myös vuosina 1888–1916 vakauskomission johtajana toiminut August Fredrik Sundell (1843–1924), joka kerta toisensa jälkeen sai tarkistusmittauksissa mittanormaaleille eri tulokset. Metrijärjestelmän käyttöönotto oli kuitenkin suuri edistysaskel kohti mittajärjestelmien globaalia yhtenäistämistä ja sen sisällyttämä kymmenjärjestelmä teki siitä edeltäjiään paljon helppokäyttöisemmän.

Metrin pituus määriteltiin kokonaan uudestaan atomitasolla tapahtuvan ilmiön mukaan vuonna 1960 ja lopulta valon hyvin lyhyessä ajassa kulkeman matkan mukaan vuonna 1983. Nyt metrin mitta on sidottu muuttumattomana pidettyyn luonnonvakioon eli valonnopeuteen eikä Pariisissa sijaitsevaan, vaikeasti mitattavaan ja muotoaan alati muuttavaan mittatankoon. Sen pituinen se!

Mikael Jahn, opas, Helsingin observatorio

Lähteet:

Holmberg, Peter (1987). Mått och vikter i Finland på 1800-talet. Arkhimedes, 39. vsk, 88-100.

Nyblom, Jukka (2020). Metrin synty. Tieteessä tapahtuu, 38 (5), 3-13. https://journal.fi/tt/article/view/99565

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.