Mit „Ur“ im Sinne von ursprünglich. Ja, es handelt sich um die früher zu Definition des Längenmaßes „Meter“ genutzten Objekte. Klingt langweilig, birgt aber ein paar interessante Horizont-Erweiterungen.
Immerhin beginnt die Geschichte mit Ironie. Ausgerechnet die französische Revolution hat mit all ihrem Chaos die Keimzelle für Standards in Frankreich geschaffen. Und ausgerechnet die französischen Eroberungsfeldzüge in Europa haben anschließend dafür gesorgt das dieses „metrische System“ Verbreitung fand.
Wofür brauchten wir das?
Warum ein definiertes Maß für den Meter nötig war ist schnell erklärt, wenn auch heute fast vergessen. Bevor es den Meter gab haben die Menschen mit ihrer eigenen Anatomie gemessen. Richtig gehört. Da wurde gemessen in solchen Dingen wie Schritte, Elle, Handbreit, Fingerbreit und so weiter. Man kann sich beliebige Möglichkeiten ausdenken um die Länge von etwas zu messen, wenn man kein definiertes Maß hat. Das Problem liegt auf der Hand, im wahrsten Sinne, denn Hände sind unterschiedlich groß. Somit kann eine Länge sehr unterschiedlich ausfallen, je nach dem wer sie gemessen hat. Das ist schlecht um Geschäfte mit Waren zu machen.
Erschwert wurde das noch durch die Vielzahl der kleinen Staaten die es früher gab. Wir alle erinnern uns an alte Karten von Europa, in denen besonders der mittlere Bereich noch sehr lange in sehr viele kleine Hoheitsbereiche aufgeteilt war. Somit wurden eventuell definierte Standards wieder nutzlos, weil jeder Hoheitsbereich seinen eigenen Standard definiert hat. Da es so viele und kleine Hoheitsbereiche gab, ging der Handel schnell über die Grenzen dieser Bereiche, womit man wieder bei dem ursprünglichen Problem war, das dann wieder an der Hand lag. Oder der Elle.
In diesem Kontext wird auch ersichtlich warum der Standard in Frankreich entstand. Hier fand sich ein großes, zusammenhängendes, Reich in dem der Adel abgesetzt wurde und sich nun sozusagen eine Verwaltung ohne Herrscher etablierte. Oder zumindest ohne König. So hat man sich dort Gedanken gemacht wie man die Länge eines Meters definieren könnte um das ursprüngliche Problem der unterschiedlichen Anatomie zu lösen, denn das Problem der Kleinstaaterei hatte man ja nicht.
Evolution des Urmeters
Erste Vorschläge brachten so ihre Probleme mit sich. Zum Beispiel ein Pendel das in einer bestimmten Zeit mit einer bestimmten Länge eine bestimmte Distanz zurücklegt. Klingt kompliziert, ist es auch. Entschieden hat man sich dann für etwas mit Bezug zur Erde. Es sollte die Distanz vom Äquator zum Nordpol sein, auf dem Längengrad der durch Paris geht. Davon ein zehntausendstel. Wenn man diese Länge als Meter definiert, dann ist der Nordpol 10.000 Meter vom Äquator entfernt. Schöne Idee eigentlich.
Allerdings mit zwei Problemen. Zum einen hat man im Laufe der Zeit mit immer neueren Messungen festgestellt das die Länge minimal anders ist als Gedacht. Soweit keine Überraschung. Zum anderen hat man aber auch festgestellt das die Erde nicht perfekt rund ist. Eher ein Ellipsoid. Damit hatte niemand gerechnet, und das macht die Erde irgendwie auch ungeeignet. Denn nun waren wir wieder bei dem alten Problem das wir mit der Kleinstaaterei hatten. Plötzlich konnte man einen anderen Wert für den Meter bekommen je nach dem wo auf der Erde gemessen wurde.
Um den Messenden von damals die Ehre zu erweisen, bei den unterschiedlichen Messungen reden wir von Differenzen im Bereich von 0,02%. Wenn man bedenkt mit welcher Technologie die Menschen gearbeitet haben finde ich das absolut bewundernswert. Trotzdem musste ein Maß her das überall gilt. Und so hat man einfach den ursprünglichen Meter genommen und ein möglichst haltbares Objekt daraus erzeugt. In diesem Fall einen Stab aus Platin. Von diesem Objekt wurden dann Kopien erstellt die verteilt werden konnten, mit diesen Kopien wurden dann neue Geräte geeicht.
Inzwischen war ein wenig Zeit vergangen und die Staaten in Europa hatten sich konsolidiert. Das metrische System war weit verbreitet und das Interesse an einem gemeinsamen Standard gewachsen. Und so haben am 20. Mai 1875 ganze 17 Staaten als Gründungsmitglieder den gemeinsamen Standard beschlossen den heute noch viele Handwerker und Ingenieure als „SI-Einheiten“ kennen. Hier verrät das Internationale Einheitensystem seine Wurzeln wieder in der Abkürzung „Système international“.
Doch damit nicht genug. Auch die Stäbe hatten Nachteile. Zum einen mussten sie möglichst stabil gehalten werden. Keine Abnutzung, kein Verformen, immer bei der gleichen Temperatur verwenden und so weiter. Sonst gibt es wieder unterschiedliche Messungen. Trotzdem lässt sich nicht vermeiden das so ein Material nun mal altert. Außerdem musste man zum Eichen immer einen der Stäbe zur Verfügung haben. Also irgendwie alles wieder sehr kompliziert.
Weitere Lösungsvorschläge waren dann sich an der Lichtgeschwindigkeit zu orientieren. Zuerst an speziellen Lampen, später am Laser, konnte man die Lichtgeschwindigkeit an jedem Ort messen und hatte eine allgemein verfügbare Referenz. Somit war der Meter nun die Strecke die das Licht in 1/299 792 458 Sekunden zurücklegt. Der Wert wurde so gewählt das er dem Urmeter entspricht, aber nun eben überall und ohne Referenzobjekt messbar ist.
Leider schließt sich der Kreis hier, weil man mit immer besserer Technik immer präzisere Werte für solche Messungen erreichen kann. Das erinnert an das Problem mit der Erde seinerzeit. Somit kam es später zu einer neuen Entscheidung des SI, man wolle die immer neuen Messungen einstellen und an dem 1975 gemessenen Standard festhalten. Somit haben wir heute, 2025, einen Standard der vor 150 Jahren seine Gründung fand und vor 50 Jahren sein bisher finales Ergebnis.
Auswirkungen
Mit der Anerkennung des Standards durch die Gründungsmitglieder bekam die entsprechende Organisation Gewicht, und führte weitere Standards ein. Die Sekunde und das Kilogramm haben eine ähnlich bewegte Geschichte wie der Meter. Anfangs führten die mangelnden technischen Möglichkeiten zu Begrenzungen die eine weitere Präzision nicht möglich machten. So wusste man für die Definition der Sekunde bereits das die Rotation der Erde nicht überall gleichmäßig ist, doch die Uhren der Zeit waren so unpräzise das es keine Rolle spielte.
Ein weiteres Problem ist der Bezug der Größen untereinander. Wie wir an dem Meter sehen bezieht er sich auf eine Zeitmessung. Die Zeit muss aber auch definiert werden. An der Grafik am Anfang des Artikels kann man gut erkennen das alle Standardwerte irgendeinen Bezug zueinander haben. Man versucht das zu mildern indem man sich möglichst auf Naturkonstanten bezieht, allerdings müssen auch die ja immer erstmal gemessen werden. Ein Teufelskreis. So ist es nicht verwunderlich das es immer wieder Updates gibt.
Was bedeutet das für uns?
Bis hier hin gewinnen wir eine Reihe von Erkenntnissen. Zum einen, das unsere Basiseinheiten gar nicht so stabil und definitiv sind wie wir glauben, das die Unterschiede im Alltag aber kaum eine Rolle spielen. In der Wissenschaft natürlich schon. Zum anderen lernen wir welche kreativen Möglichkeiten es gibt um etwas zu definieren. Wir sehen aber auch wie viel Mühe es macht einen Standard zu definieren auf den sich alle beziehen können, ohne den aber in unserem Alltag nichts funktionieren würde. Erst diese Standards ermöglichen all die tollen Selbstverständlichkeiten wie internationalen Warenhandel oder das Navi im Auto.
Und wir sehen wie instinktiv wir zu alten Methoden zurückkehren wenn der Standard nicht verfügbar ist. Kaum ein Survival-Buch das nicht den Abstand der Sonne zum Horizont in Fingern oder die Entfernung von Personen in Daumen misst. Wenn kein Maßband zur Hand ist werden ganz selbstverständlich die Finger gespreizt, zwischen kleinem Finger und Daumen sind es etwa 20 Zentimeter. Eine Handbreit wird mit 10 Zentimeter angenommen. Bei Märschen werden Distanzen geschätzt indem man vorher auf der 100 Meter Bahn am Sportplatz die eigenen Schritte zählt und dann beim Marsch aufrechnet.
Es gibt dutzende solcher Tipps und Tricks um spontan ein paar Maße oder Distanzen abzuschätzen. Dabei kehren wir unbewusst zurück zu den gleichen Hilfsmitteln die unsere Vorfahren auch hatten. Wenn die Technik nicht da ist, messen wir wieder mit unserer Anatomie. Wenn mein Fitness-Tracker läuft muss ich keine Entfernungen schätzen, fällt er aus werde ich kreativ. Der Tracker arbeitet auf den definierten Standards, ich arbeite mit Anatomie und Erfahrungswerten. Irgendwie existieren die beiden Welten doch relativ harmonisch, oder nicht?