1. Des grandeurs à mesurer, la métrologie, un sytème d'unités
Commençons par le mot métrologie :
En s'exprimant à la "façon" d'un philosophe, on pourrait dire que la métrologie est
la science qui a pour objet d'étude les mesures en tant qu'elles sont des mesures.
Enoncé qui peut évidemment paraître peu clair.
Pour être simple, on peut dire que l'objectif de la métrologie c'est
la gestion et la maitrise des processus et des équipements de mesure.
Nous voila dans le vif du sujet, on s'occupe de mesures !!
Essayons donc de définir le verbe mesurer :
Mesurer une grandeur (mesurable) c'est lui attribuer un nombre qui rend compte de son intensité ou son état (en fait
on mesure par rapport à une grandeur constante de même espèce prise comme étalon).
Cette définition laisse évidemment un peu perplexe dans la mesure où elle introduit
deux termes très techniques : grandeur mesurable et étalon. Et c'est donc le sens de ces 2 termes
qui va être le thème de la discussion un peu plus loin dans ce paragraphe.
Signalons dès à présent qu'en métrologie on utilise fréquemment le mot mesurage, mot peu usité en français courant. Le terme mesurage (terme apparu au 13° siècle) désigne
l'ensemble des opérations ayant pour but de déterminer une valeur d'une grandeur.
Le mot mesurage, c'est le mot qui correspond à l'action de mesurer. La mesure, c'est
le résultat du mesurage.
Puisque nous y sommes, continuons dans le vocabulaire... Dans les propos et dans les écrits, on devrait toujours faire attention à bien distinguer les
expressions suivantes : le principe de mesure, la méthode de mesure et le mode opératoire (de mesure).
- le principe de mesure : c'est le fondement scientifique d'un mesurage ;
- la méthode de mesure : elle est explicitée par la description générique de la succession logique des opérations mises en oeuvre lors de l'exécution d'un
mesurage ;
- le mode opératoire : c'est la description de manière spécifique, détaillée de l'ensemble des opérations pour réaliser un mesurage.
Rajoutons à nos premiers propos définissant la métrologie que par la métrologie, on essaie de prendre conscience (une conscience très scientifique) de ce qu'on fait exactement et de ce
qu'on obtient exactement quand on réalise une mesure. Et passons donc aux deux termes clés
présentés ci-dessus : grandeur mesurable et unité.
Une grandeur existe lorsqu'il existe un consensus scientifique pour la définir comme un
attribut particulier et distinguable pour caractériser les états d'objets
physiques (phénomènes, corps, substances ...). On dit qu'une grandeur X est mesurable
lorsqu'il existe un système physique S tel qu'il soit possible d'établir une bijection
entre les valeurs prises par X et les états de S. S est alors un appareil de mesure de X.
Avec une grandeur mesurable, on prétend être capable de définir l'égalité et la somme de
deux valeurs prises par cette grandeur. Et il y a donc une conséquence fondamentale
à tout ça : toute mesure d'une grandeur x sur un objet physique o se ramène à la comparaison
avec une valeur particulière appelée l'unité. L'unité étant une réalisation particulière
de la grandeur x, l'étalon.
Pour le dire plus simplement, toute mesure d'une grandeur x sur
un objet physique o se ramène à trouver "combien de fois on a l'unité" chez l'objet physique
considéré. Sachant qu'il a fallu trouver une réalisation particulière de la grandeur x
pour laquelle on a décrété : "pour cette réalisation particulière de la grandeur x, on
déclare qu'on a 1 unité de x, c'est l'étalon de x".
voici maintenant une définition métrologique du mot étalon:
Un étalon est défini comme mesure matérialisée, appareil de mesure, matériau de
référence destiné à définir, réaliser, conserver ou reproduire une unité ou une
ou plusieurs valeurs d'une grandeur pour servir de référence.
Conclusion : pour n'importe quelle grandeur, faut l'idée de la notion
physique "distinguable".
Voici quelques exemples: la longueur et son unité le mètre, le temps et son unité la seconde,
la masse et son unité le kg, la quantité de
matière et son unité la mole sont des grandeurs physiques générales fondamentales.
Et, évidemment, on utilise le mot grandeur de façon exacte avec des grandeurs
plus particulières comme la circonférence de tubes, la longueur d'onde d'ondes électromagnétiques qui
seront rattachées à une grandeur de base de même nature : la longueur pour cet exemple.
Mais attention, il n'y a pas que les sciences physiques "dures" ! Rien n'empêche
les humains d'être joueurs et créatifs avec le mot grandeur.
Certains ont par exemple défini une grandeur appelée Quotient Intellectuel (QI) qui s'applique aux humains. Ils
ont créé un appareil de mesure (la valeur 100 est définie comme le score moyen
des individus aux réponses à un test, on compare le score de l'individu I à mesurer à
ce score de référence ...). Ces gars là peuvent
ainsi mesurer le QI d'un humain donné. Demeure alors la question de "penser" la
pertinence de cette grandeur comme
distinction chez les humains, distinction de quoi ?? On
en discute ferme au sein des psychologues et sociologues...
De la même manière
on discute ferme en sciences physiques : c'est quoi exactement le temps ? la longueur ?
tout ça se pense différemment selon l'histoire des sciences, ça évolue, mais on arrive à être opérationnel sur les choses
physiques... A suivre de prêt... les révolutions à venir dans les sciences physiques, la pschychologie ...