Dossier d’Alan présenté dans l’épisode #117. Vous pouvez aussi aller consulter la seconde partie de ce dossier.

Pour bien illustrer le problème dont nous allons parler aujourd’hui, je vais commencer par vous raconter l’histoire du “Gimli Glider“, ou Planeur de Gimli.

23 juillet 1983. Le Boeing 767-233 d’Air Canada traverse tranquillement le continent américain d’Est en Ouest à 41’000 pieds (12’500 kilomètres mètres) d’altitude. À son bord, 61 passagers et les 8 membres de l’équipage du vol 143, qui assure la liaison entre Montréal et Edmonton, dans l’Alberta. On lit le journal, on discute, on regarde le film. C’est un vol de routine, rien ne peut arriver… Et pourtant!

Alors que l’appareil survole Red Lake, dans l’Ontario, les systèmes d’alerte commencent à s’agiter de toutes parts dans la cabine de pilotage: les moteurs semblent ne plus être alimentés en kérosène! Au bout de quelques minutes seulement, tout bascule. Les moteurs s’arrêtent. Le système de contrôle électronique, alimenté en électricité par les moteurs, s’arrête lui aussi. Tout s’éteint dans l’appareil. Aux manettes, le capitaine Bob Pearson et le co-pilote Maurice Quintal, ne perdent pas leur sang-froid. Le 767, cet immense appareil d’un genre nouveau, est désormais un planeur! Les deux hommes cherchent dans les procédures d’urgence comment le poser sans moteurs. Aucune information. Personne au monde n’a jamais piloté cet avion sans moteur, pas même dans un simulateur.

Il faut faire vite; sur les derniers 10 miles marins (env. 19 km), l’appareil a déjà perdu 5’000 pieds d’altitude (1’500 m). À ce rythme, impossible d’atteindre le moindre aéroport. Quintal propose de viser la base militaire désaffectée de Gimli, où il avait été posté plus jeune et dont il ignore qu’elle a été convertie en piste de course automobile, où une fête se tient ce jour-là. Lorsque le circuit est en vue, l’avion a encore beaucoup trop d’altitude et arrive trop vite. Les deux hommes considèrent l’option d’effectuer un tour à 360° pour perdre de la vitesse et de l’altitude, mais il n’y a plus le temps. Ils optent pour une glissade, une technique de pilotage devenue particulièrement fameuse ce jour-là, permettant de perdre de l’altitude sans accélérer, en général plutôt pratiquée sur les petits avions et les planeurs. Une fois la manoeuvre effectuée, Pearson essaie de sortir le train d’atterrissage. Mais sans système électrique, pas d’assistance hydraulique. Et sans assistance hydraulique, le train arrière sort grâce à la gravité… Mais les roues avant, trop légères pour se fixer grâce à leur propre poids, restent aux abonnés absents. Pearson et Quintal parviennent tout de même à poser l’appareil. Dès qu’il touche le sol, ils se tiennent littéralement debout sur les freins essayant avec l’énergie du désespoir de pallier l’absence d’assistance hydraulique à l’arrière et carrément de roues à l’avant. Les pneus arrière explosent. Les hommes continuent de freiner. Après un suspense inouï, leurs efforts paient et l’avion finit par s’arrêter net à quelques dizaines de mètres seulement des célébrations du “Jour de la Famille” en bout de piste. Des 69 personnes à bord, 69 s’en sortent indemnes, avec à peine quelques égratignures. Même l’avion est intact: il reprendra du service – après une petite révision – pour 35 années encore.

Pourquoi je vous raconte cette histoire? Parce qu’elle illustre parfaitement le problème que nous allons voir aujourd’hui: l’histoire du système métrique, de son adoption, des moments de transition, de la résistance au changement. En 1983, le Canada était en pleine transition entre le système impérial et le système métrique. Pour faire court, lors du plein, il aurait fallu alimenter le Gimli Glider avec 22’300 kg de kérosène. Or son réservoir n’en a reçu que 22’300 malheureuses livres, soit quelque 10’000 kg seulement. Moins de la moitié de ce qu’il fallait. Et personne ne s’en est rendu compte, pas même les pilotes.

En argot du Canada de l’ouest, « to pull a Gimli Glider » veut dire faire une erreur spectaculaire et embarrassante.

L’erreur en question était de ne rien comprendre au système métrique…

Et ce n’est pas la seule du genre…

16 ans plus tard, le 23 septembre 1999, rebelote, un peu plus loin… Au lieu de s’installer en orbite à quelque 150 km de Mars, la sonde “Mars Climate Orbiter” se désintègre lamentablement dans l’atmosphère de la planète rouge. Une mission à 327 millions de dollars anéantie en quelques secondes parce que les ordinateurs au sol envoyaient des instructions exprimées en livres seconde, une mesure impériale, que la sonde interprétait comme des newton seconde, une unité métrique.

Alors que les Etats-Unis d’Amérique sont l’un des 3 derniers pays au monde à n’avoir pas encore adopté le système métrique (Avec le Libéria et le Myanmar), les scientifiques américains ont tout de même tendance à s’en servir. Parce que c’est beaucoup plus simple à utiliser, bien sûr, et que ça limite les risques d’erreur. L’incident de Mars Orbiter s’est produit tandis que la NASA tentait sa transition vers le système métrique… En fait, dans ces cas-là, une transition en douceur n’est pas tellement possible. Ils avaient opté pour le système métrique et ça se passait bien, mais un de leurs fournisseurs avait mal lu le contrat et son composant fonctionnait en unités impériales.

Ceci dit, même au sein des pays qui ont adopté le système métrique, il y a des exceptions dans certains domaines. Dans l’aéronautique, par exemple, on mesure généralement les altitudes en pieds, sauf en Chine, en Mongolie et dans les ex-républiques soviétiques, où on utilise les mètres.

Les occupants du vol Korean Air 6316, le 15 avril 1999, ont eu moins de chance que les passagers du Gimli Glider. L’avion, un MD-11, s’est écrasé peu après son décollage de Shanghaï. A 1’400 mètres d’altitude, le commandant a pensé qu’on l’avait envoyé à 1’500 mètres par erreur. Que la tour de contrôle avait sûrement voulu dire 1’500 pieds. En descendant trop vite, il a perdu le contrôle de l’appareil. Résultat:  8 morts et 37 blessés.

Le problème se pose aussi avec l’entretien des systèmes qui ont été conçus selon un standard et qui sont révisés selon un autre.

Ainsi, le 05 décembre 2003, à Tokyo. Un axe du grand huit de la montagne spatiale de Disneyland lâche alors que le wagonnet est à mi-parcours. Il déraille, c’est le drame. Comment cela a-t-il pu se produire? Le fournisseur (sans doute britannique d’après les dates) était passé au système métrique entre la livraison initiale en 1995 et l’installation de pièces de rechange en 2002. La procédure avait été parcourue un peu rapidement… Les nouveaux boulons ne faisaient que 1.25 cm de diamètre au lieu des 1.25 pouces prévus (un peu plus du double).

En 2006, à la NASA, le satellite autonome DART s’écrase contre le satellite MUBLCOM auquel il devait s’arrimer, alors que la mission consistait justement à démontrer ses capacités d’arrimage autonome en douceur. 125 millions de dollars dans les choux. Le GPS lui envoyait des informations métriques, le vaisseau spatial les interprétait en unités impériales.

Il y a des accidents moins spectaculaires, mais plus réguliers… Contrairement à ce qu’on a tendance à penser sur le continent, le Royaume-Uni a bel et bien adopté le système métrique, mais contrairement à la France – qui aujourd’hui encore vous colle une amende si vous essayez de vendre quoi que ce soit dans des unités non-métriques, les Britanniques ont opté pour une transition douce, avec de nombreuses exceptions. Typiquement, les indications de hauteur maximale des camions pour leur passage sous les ponts ou dans les tunnels sont encore exprimées en mesures impériales (parfois en système métrique aussi, mais c’est facultatif). Résultat des courses: une sur-représentation de camions étrangers dans les impacts de ponts. Allez convertir 9 pieds 10 pouces tout en conduisant à gauche…

La triste liste des accidents liés aux différentes unités de mesure est longue, je vous passe les records olympiques annulés faute de les avoir mesuré dans le bon système et les enfants qui ont risqué leur vie parce qu’on leur a donné 5 fois la dose de médicaments prescrite. On aurait pu faire le dossier rien que là-dessus!

Si c’est le bordel aujourd’hui, quid d’hier?

On ne peut même pas imaginer…

Au XVIIIe siècle, les poids et mesures ne variaient pas seulement d’une nation à l’autre, mais carrément d’une ville ou d’une région à l’autre au sein d’une même nation. Sans avoir des conséquences aussi spectaculaires que les accidents modernes que nous venons de passer en revue, cette diversité rendait difficile la communication, le commerce, et rendait impossible une administration rationnelle des poids et mesures – et donc des taxes – par les Etats. Rien qu’en France, les contemporains estimaient qu’avec ses 800 noms d’unités de mesure, l’Ancien Régime comptait pas moins de 250’000 unités différentes de poids et mesures car la même unité n’avait pas la même valeur d’un endroit à l’autre. La livre, par exemple, pesait entre 330 grammes (pour la livre d’origine romaine) et 800 grammes (pour la livre carnassière utilisée en boucherie). Chaque seigneur décidait sur son territoire quelle était la valeur de chaque unité. C’était tout simplement ingérable.

En Suisse, par exemple, c’était spécialement gratiné… Dans cette petite confédération constituée d’Etats souverains plus ou moins autonomes (les cantons), coincée entre la France, la future Allemagne, l’empire Austro-hongrois et la future Italie, adopter un système commun relevait de l’utopie. Si on se concentre sur une seule des nombreuses unités en cours, le pied, voici ce que nous en dit le dictionnaire historique de la Suisse, au chapitre “Poids et Mesures”

La mesure de longueur la plus courante en Suisse romande et alémanique était le pied (all. Fuss ou Schuh), de 26-36 cm, dont trois variantes dominèrent dès le bas Moyen Age: à l’ouest le pied de roi ou de Paris et le pied de Berne, à l’est et au nord le pied de Nuremberg. Le pied de Berne s’utilisait dans l’Etat bernois (canton de Berne, Pays de Vaud et Argovie), mais aussi chez ses voisins, Fribourg, Soleure, Bienne et Neuchâtel, concurremment avec le pied de roi. Ce dernier évinça au XVIII^e s. le pied de Savoie à Genève et des pieds locaux dans l’évêché de Bâle et en Valais. Le pied de Nuremberg pénétra par la Suisse orientale jusqu’à la Reuss et au centre des Grisons. Le pied court de Lucerne se rapprochait des pieds d’arpenteurs (pied de commissaire vaudois, pied de champ neuchâtelois, Feldschuh bâlois). Des pieds locaux survivaient en montagne (Oberland bernois, Suisse centrale, Engadine, Erguël). En un même endroit, on trouvait généralement des pieds de différentes valeurs, certains métiers, comme les maçons, les tailleurs de pierre, les charpentiers ou les arpenteurs, ayant leurs propres références.

C’était à devenir fou. Avec l’avènement du commerce international, et l’arrivée balbutiante de l’industrie, une solution devait être trouvée.

A l’époque de la Révolution française, une poignée de savants – dont Condorcet, Laplace, Lagrange – s’est intéressée à la question. Pour eux, la solution était évidente: il fallait un système universel et rationnel pour ramener l’ordre et la raison dans le commerce et l’échange d’informations. Tout comme la révolution française allait proclamer des droits universels pour tous, ils estimaient qu’elle devait aussi proclamer des mesures universelles pour tous. Et pour éviter les querelles de clocher, de groupes, de nations, pour abolir ce pouvoir arbitraire qui avait été donné aux petits seigneurs qui fixaient eux-mêmes depuis des siècles les poids et mesures, ils décidèrent de dériver la nouvelle unité fondamentale de la mesure du monde lui-même. On ne partirait pas d’une unité existante pour l’imposer partout mais on mesurerait le monde, ou en tout cas, un échantillon suffisamment représentatif du monde, pour en déduire le mètre, du grec “metron”, mesure.

Accessoirement, on utiliserait la base 10 pour passer d’une échelle à l’autre, et ce ne serait pas un luxe… Et on utiliserait des préfixes latins pour le diviser (déci-, centi-, milli-) et des préfixes grecs pour le multiplier (déca-, hecto-, kilo-… )

Disposer d’une unité universelle qui fonctionne partout pour tout, et qui est super simple à diviser et multiplier… Le rêve! A l’époque, une toise (un peu moins de 2 mètres, avec beaucoup de variations bien sûr), une toise, donc, se découpe en 6 pieds de 12 pouces de 12 lignes de 12 points! Quant à la lieue, utilisée pour les longues distances (les voyages), elle ne représentait pas une distance dans l’absolu, mais la distance qu’on pouvait parcourir pendant une heure en marchant, à pied. En plaine, ça représentait environ 4 kilomètres (ce qui est déjà pas mal quand on marche dans les bois et les champs). En montagne, beaucoup moins.

Idem pour les surfaces foncières. Aujourd’hui, on les compte en hectares (10’000 m²). Autrefois, cela dépendait de ce qu’on y trouvait. Un champ qui servait à garder du bétail se mesurait en nombre de têtes qu’il pouvait contenir. Si le champ était travaillé, on le mesurait alors en “hommées“, soit la surface qu’un homme pouvait labourer en une journée. Le même terrain, lorsqu’on y produisait du foin, était mesuré en “charrées“. Une charrée correspondait à un char rempli de foin. La plus belle de ces unités, sans doute, était la “glandée”, soit la surface d’un bois où on emmenait manger les cochons.

Aujourd’hui un mètre se découpe en 10 décimètres, 100 centimètres, 1000 millimètres, ce qui ne nécessite aucune compétence mathématique. Il suffit de déplacer la virgule.

Idem pour la monnaie… En France, il fallait 12 deniers pour faire un sou, 20 sous pour faire une livre, et la livre était en système décimal. 3 bases rien que pour la monnaie. Il fallait être drôlement doué en calcul mental pour s’en sortir!

Les Français, dans la foulée de la révolution, vont donc inventer le mètre tel que nous le connaissons aujourd’hui, au prix de péripéties inouïes que nous verrons la semaine prochaine. Les Français voulaient d’un système dédié à tous les hommes et à tous les temps. On a l’esprit révolutionnaire ou on ne l’a pas…. C’était ambitieux. Un peu trop peut-être pour l’époque?

Le pseudo-pragmatisme britannique

L’immense empire britannique avait un problème similaire. Comment faire du commerce entre l’Europe, l’Asie, l’Afrique, les Amériques et l’Océanie sans unités de mesures fixes et compatibles entre elles? L’histoire est un peu différente: on partait de moins loin. Les anglais avaient commencé à unifier leurs poids et mesures au XIIIe siècle déjà. Dans la Magna Carta, la “grande charte” de 1215 qui pose les bases de la légalité constitutionnelle dans les pays anglo-saxons, un article entier réglementait les poids et mesures sur le territoire.

Le système a été révisé à plusieurs reprises, en 1496, 1588 et 1758 avant d’aboutir au  « système impérial d’unités » en 1824 et qui fait encore référence aujourd’hui. On peut voir depuis 1876, le yard officiel, gravé dans la pierre, à Trafalgar Square, à Londres. Le système impérial est en fait une évolution des unités de mesures romaines, sans doutes importées sur les îles britanniques par les Normands.

Standardiser les unités existantes était probablement une approche pragmatique à l’époque, dans la mesure où on a réglé le problème de la standardisation sans révolutionner tous les usages. Mais quelques siècles plus tard, il faut bien avouer que le système français est beaucoup plus pratique : diviser un kilomètre en mètres ou un mètre en centimètres est un jeu d’enfant. Convertir un sillon (furlong) en 4 perches (rods) de 5.5 verges (yards) faisant chacune 3 pieds (foot) de 12 pouces (inch) est une autre histoire…

Et ce dernier standard anglo-saxon est apparu après l’Indépendance Américaine. Du coup, les unités des deux côtés de l’Atlantique ne sont pas les mêmes! Si les unités de longueur sont grosso-modo identiques (seules quelques subdivisions diffèrent), les unités de poids et de volume par contre présentent des différences importantes. Si vous êtes, disons, un Suisse ou un Belge de 70 kilos, et qu’un Français vous demande votre poids, il faudra juste lui expliquer que 70, ça veut dire 60 + 10, car le Français manque un peu de vocabulaire, c’est bien connu ;). Mais conceptuellement, vous parlez de la même chose. Si vous êtes un Britannique de 70 kilos, càd 11 stones et 0.32 livres, et qu’un Américain vous demande votre poids, il n’aura aucune idée de ce que vous êtes en train de lui raconter. Le “stone“, vaut 14 livres ou 6,35029318 kilogrammes. Et s’il est utilisé au Royaume-Uni, en Irlande et dans certains pays du Commonwealth pour mesurer le poids du corps, il n’existe en revanche tout simplement pas aux Etats-Unis. Dans certains cas, l’unité existe mais n’a pas la même valeur. C’est le cas pour le gallon, une unité de volume qui vaut 4.54609 litres outre-manche versus 3.785411784 litres outre-atlantique s’il mesure un liquide. Eh oui, parce qu’il y a aussi un gallon sec aux Etats-Unis, moins utilisé et qui vaut quant à lui 4.40488377086 litres.

Bref, une fois encore, c’est le boxon, s’il fallait encore s’en convaincre… Dans ces conditions et dans le contexte de collaborations internationales, ce qui est étonnant, c’est qu’il n’y ait pas davantage d’accidents spectaculaires…

La métrification anglo-saxonne

Les pays du commonwealth ont opté pour une transition en douceur, il y a même un mot pour décrire ce long processus : la métrification. Du coup, les mentalités sont un peu à la traîne… Pas évident de changer ses habitudes si on n’y est pas vraiment obligé. Et quelques exceptions ont cours, petit extrait du paragraphe “pays anglophones” de l’article “métrification” de Wikipédia :

• Le Royaume-Uni a obtenu de la Communauté européenne deux tolérances : les panneaux routiers restent libellés en milles et la bière vendue en chopines (pints en anglais).

• Jusqu’à janvier 2005 en République d’Irlande, les indications de distances entre villes étaient en kilomètres, mais les limites de vitesse étaient en milles par heure, maintenant les deux utilisent le système métrique.

• Parmi les pays les plus industrialisés, il semble que le Canada, l’Australie et la Nouvelle-Zélande soient les plus avancés dans l’adoption généralisée du système métrique.

• Aux États-Unis le gouvernement oblige les agences fédérales à utiliser les mesures métriques, mais celles-ci sont souvent converties à partir des mesures anglo-saxonnes, ce qui conduit à des indications du style : entrée à 76,2 m (250 ft).
• Du fait des standards établis de facto par les États-Unis dans certaines activités telles que la navigation aérienne ou, plus récemment, l’informatique, on constate même une pénétration de certaines unités anglo-saxonnes dans des pays utilisant le système métrique : la dimension d’un écran de moniteur est exprimée en pouces, la résolution d’un scanner en point par pouce, etc.

• En raison des difficultés de conversion au sein même du système, on constate, beaucoup plus qu’avec le système métrique, une adéquation entre une unité et une utilisation. Ainsi si la dimension de la feuille de papier standard A4 est exprimée en France soit par 21 × 29,7 cm, aux États-Unis la dimension standard est de 8½ × 11 in et elle ne sera jamais exprimée en pied.

La suite au prochain numéro

La semaine prochaine, nous évoquerons la fantastique histoire du mètre, comment ce projet fou, destiné “à tous les hommes et à tous les temps”, a pu voir le jour. Nous verrons rapidement quels sont les différents standards du système métrique international (distances, temps, poids, températures, etc.) et comment sont établis ces standards. On verra aussi qu’on a un sérieux problème avec le kilogramme étalon.
» La mesure de toute chose – partie 2

Sources et références

Les erreurs de conversion fameuses

• http://en.wikipedia.org/wiki/Gimli_Glider
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Planeur_de_Gimli
• http://www.cbc.ca/archives/categories/science-technology/measurement/for-good-measure-canada-converts-to-metric/gimli-glider-lands-without-fuel.html (vidéo d’archives de la chaîne CBC, en anglais)
• http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter
• http://en.wikipedia.org/wiki/Metrication_in_the_United_States#Mars_orbiter
• L’évaluation du système métrique par la NASA (pdf, en anglais)
• http://www.newscientist.com/article/dn9175-spacecraft-collision-due-to-catalogue-of-errors.html
• http://spacemath.gsfc.nasa.gov/weekly/6Page53.pdf
• Liste exhaustive: http://lamar.colostate.edu/~hillger/unit-mixups.html

Sur les poids et mesures d’avant la Révolution et l’épopée du système métrique

• Ken Alder, “The Measure of All Things”, un livre absolument passionnant basé sur les archives de l’expédition de la mesure de l’arc de méridien Dunkerque-Barcelone.
• Visite guidée au Musée des Arts et Métiers, à Paris, le 27 octobre 2012 par Laurent Vavasseur, médiateur scientifique
• Dictionnaire historique de la Suisse, poids et mesures: http://www.hls-dhs-dss.ch/textes/f/F13751.php
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Unit%C3%A9s_de_mesure_anglo-saxonnes
• http://en.wikipedia.org/wiki/Imperial_units
• http://en.wikipedia.org/wiki/United_States_customary_units
• http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_the_imperial_and_US_customary_measurement_systems
• Denis Guedj, “Le mètre du Monde”, un livre tout aussi passionnant et, en plus, très bien écrit, que je n’ai malheureusement pas eu le loisir de lire complètement avant de préparer ce dossier mais dont je me suis néanmoins inspiré