Voet, el, span en duim maken plaats voor meter

Twee eeuwen meten met één maat

„Gij zult geen tweeërlei weegstenen in uw zak hebben, een grote en een kleine; gij zult in uw huis geen tweeërlei efa (een inhoudsmaat, WJE) hebben, een grote en een kleine. Gij zult een volkomen en gerechte efa hebben, opdat uw dagen verlengd worden in het land dat u de HEERE, uw God, geven zal.” Blijkens deze bijbeltekst uit Deuteronomium 25 is al millennia geleden het belang van het meten met één maat onderkend.

Levende meetkunst
Een van de meest gebruikte lengtematen in de Bijbel is de el. Zo is de ark van Noach 300 ellen lang, 50 ellen breed en 30 ellen hoog. Het is menselijke meetkunde: de el is de afstand van het topje van de middelvinger tot aan de elleboog. Maar ook andere lichaamsdelen zijn goed te gebruiken om te meten: van de kleine duim (25 millimeter), de iets grotere palm (10 centimeter), die bepaald wordt uit de breedte van de vier naast elkaar gelegen vingers, de span (23 centimeter) als de afstand tussen de top van de duim en die van de pink bij gespreide vingers, de voet, de el, en de vadem als de afstand tussen de toppen van de middelvingers bij wijd uitgespreide armen.

Het blijkt echter al snel een nadeel dat geen twee mensen gelijk zijn en dus ook hun ledematen niet. Voor de bouw van de Egyptische piramiden is een nauwkeurige lengtestandaard vereist, omdat de stenen die uit verschillende streken worden aangevoerd anders niet goed zullen passen. Daarom verordonneert farao Ramses II dat de el de lengte van zíjn onderarm is, als een koninklijke lengtestandaard.

Punt van neus
Eeuwenlang zullen de ledematen populaire en 'handzame' lengtematen blijven. De Romeinen voeren de van expansiedrift getuigende mijl in, de afstand die een soldaat gemiddeld met 1000 stappen aflegt. Bijzonder curieus is de middeleeuwse yard. Deze Engelse maat is in 1101 vastgelegd als de koninklijke afstand van het puntje van de neus van Henry I tot de punt van zijn middelvinger bij uitgestrekte arm. Tijdens de regering van Elizabeth I raakt deze maat in onbruik en is ze definitief bijgezet als een excentrieke curiositeit.

Met het voortschrijden van ontwikkelingen in ambacht, techniek, wetenschap en vooral ook de handel, groeit de behoefte aan universele en goed vergelijkbare standaarden voor de belangrijkste grootheden lengte en gewicht. In het begin van de zeventiende eeuw zijn alleen al in de Nederlanden maar liefst 55 verschillende voetmaten in omloop – verre van ideaal. De wetenschap gaat zich hier intensief op bezinnen.

De bekende wis- en natuurkundige Christiaan Huygens (1629-1695) denkt hiervoor het ei van Columbus te hebben gevonden, door de beweging van de slinger als uitgangspunt te nemen. De lengte van een slinger met een slingertijd van precies 1 seconde moet de nieuwe standaard worden. Toch is het niet mogelijk dit idee wereldwijd toe te passen, omdat de zwaartekracht, die mede bepalend is voor de slingertijd, niet overal op de wereld gelijk is. Wat dat betreft pakt de Franse theoloog en wiskundige Mouton het grootser aan. Hij stelt in 1670 voor om de nieuwe, universele lengtemaat af te leiden van de omtrek van de aarde. Maar dit is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Pas ruim een eeuw later, na de Franse Revolutie wordt dit idee uitgewerkt.

Meridiaan
De revolutionaire geest van de Fransen wil een eenduidig vastgelegd systeem voor maten en gewichten, in de hoop dat dit mondiaal zal worden geaccepteerd. Het streven naar eenduidige maten gaat zelfs zo ver dat er een nieuwe tijdrekening wordt ingevoerd, de republikeinse kalender met 1792 als jaar 0, waarin elk spoor van het christendom is uitgewist. Even daarvoor, in 1791, geeft de Franse regering opdracht om een decimaal systeem te ontwikkelen, met een nieuwe lengte-eenheid, de meter, als uitgangspunt. Vijf jaar later besluiten de wetenschappers dat deze maat moet worden afgeleid van de meridiaan die van de Noord- naar de Zuidpool over Parijs loopt. De meter zal dan, in navolging van Mouton, het twintigmiljoenste deel van deze meridiaan zijn. Die afstand is nog niet nauwkeurig in kaart gebracht, en in afwachting daarvan komt er een provisorische maat, de ”Mètre provisoire”, gebaseerd op de meetlat van Pérou.

Om de juiste lengte van de meridiaan te weten te komen, besluiten ze een deel daarvan nauwkeurig op te meten: het stuk van Duinkerken via Parijs naar Barcelona. Hooggekwalificeerde landmeters van de Franse Academie der Wetenschappen gaan aan de slag, de precisieklus vergt een aantal jaren. Vaak moeten ze de terreinmetingen herhalen en controleren. Ook roepen ze de hulp in van buitenlandse geleerden, onder wie de Nederlandse wis- en natuurkundige Jan Hendrik van Swinden, die op dit gebied baanbrekend werk heeft verricht.

Na deze exercitie kan de meter als standaard van de nieuwe maatschappij worden vastgesteld. Op 22 juni 1799 legt Van Swinden deze nieuwe ”meter” letterlijk in de vorm van een platina staaf voor aan twee commissies, de Conseil de Cinq-Cents en de Conseil des Anciens, die dit tastbare resultaat met veel enthousiasme ontvangen. Dit leidt ertoe dat de ”mètre définitif” op de 10e december 1799 officieel en wettelijk wordt vastgelegd. Het is deze week juist 200 jaar geleden dat deze wetgevende Franse hamerslag werd gegeven.

Fysisch hoogstandje
Met de voortschrijdende ontwikkeling van de natuurkunde blijft men zich bezinnen op nauwkeuriger en stabielere definities van de meter. De ontwikkeling van de optische meettechnieken en de ontdekking van de laser als heel bijzondere lichtbron leiden uiteindelijk in 1960 tot een geheel andere definitie, gebaseerd op een oranjerode stralingslijn in het spectrum van het atoom krypton-86; de meter bedraagt dan 1.650.763,73 golflengten. Nog nauwkeuriger en beter reproduceerbaar is de in 1983 gemaakte afspraak dat de meter de lengte is die het licht in het luchtledige aflegt gedurende 1/299792458e seconde. Dit vereist op zijn beurt een even hoogstaande definitie van de tijdseenheid seconde. Deze is sinds 1967 gebaseerd op de frequentie van de elektromagnetische straling bij het atoom cesium-133.

Het Observatoire van Parijs beroemt zich erop dat het de meest nauwkeurige tijdstandaard ter wereld heeft, gebaseerd op een atoomklok. Daarbij heeft dit instituut een optisch systeem met lasers geconstrueerd voor een uiterst nauwkeurige definitie van de meter. Een nieuwe optische maat, die, met 19 nullen achter de komma nauwkeurigheid, overeenkomt met de oorspronkelijke definitie van 1799.

Als het revolutionaire Frankrijk van twee eeuwen geleden de geestelijke vader van de moderne meter mag worden genoemd, dan is Nederland de geestelijke moeder, gezien de stimulerende en richtinggevende invloed van de Franeker professor Jan Hendrik van Swinden. Niet voor niets is daarom in 1971 het laboratorium van de dienst voor het ijkwezen, het Nederlandse Meetinstituut, naar hem vernoemd: het Van Swinden-laboratorium. Tussen haakjes, Van Swinden was ook de geestelijke vader van het huisnummer.