Как метрология помогает наукам развиваться, а людям объединяться

Наука и жизньНаука

Мир после запятой

Записал Максим Абаев

Ещё в середине прошлого века самый точный на Земле метр можно было подержать в руках. Вплоть до 1960 года изготовленные во Франции в конце XIX столетия три десятка одинаковых стержней из платино-иридиевого сплава служили всемирными эталонами единицы длины. На фото — макет такого эталонного метра.

В научной среде ещё недавно курсировал анекдот (кто-то из читателей наверняка его помнит) про физика, математика и инженера, которым дали задание: найти объём красного резинового мячика. Физик погрузил мяч в стакан с водой и измерил объём вытесненной жидкости, математик измерил диаметр мяча и рассчитал тройной интеграл, а инженер достал из своего стола «таблицу объёмов красных резиновых мячей»… Каждый из учёных решил задачу тем методом, которым привык решать стоящие перед ним научные задачи и которым владеет в совершенстве. Но автор шутки не включил в «соревнование» представителя той науки, без которой ни физики, ни математики, ни инженеры не смогли бы договориться, какое из полученных значений объёма мячика — верное. Верное настолько, насколько оно может и должно быть.

Науку об измерениях — метрологию — многие воспринимают как своего рода «бэк-офис» больших наук вроде физики, химии или биологии. Некоторые и вовсе сомневаются в её необходимости: исследователи, мол, сами разберутся, как пользоваться своими приборами, не стоит им мешать делать открытия ежегодными метрологическими поверками. Однако один всемирно известный русский учёный, возглавивший в 1892 году в Петербурге «Депо образцовых мер и весов», скорее всего, думал по-другому… О том, как метрология помогает наукам развиваться, а людям объединяться, рассказывает Антон Николаевич Пронин, генеральный директор Всероссийского научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. М менделеева.

Как менялись эталоны

Слово «глобализация» охватило население Земли на рубеже XX—XXI веков. Однако в области науки речь о глобализации пошла, конечно, намного раньше, а первыми реальными глобализаторами можно назвать метрологов, благодаря которым в 1875 году в Париже была подписана Метрическая конвенция. Страны-участницы договорились о том, что надо измерять всё в определённых единицах, чтобы выбранные эталоны прослеживались и чтобы единицы физических величин были действительно общими для всех. Следующий шаг метрологами был сделан в 1960 году, когда была утверждена Международная система единиц (СИ), распространившаяся уже на большее количество единиц, чем было изначально установлено в Метрической конвенции. И, наконец, в 1999 году появилось Соглашение «О взаимном признании национальных эталонов и сертификатов калибровки и измерений, выдаваемых национальными метрологическими институтами» (CIPM MPA).

Как видим, измерять всё в одних и тех же единицах метрологи договорились ещё 150 лет назад, но практическая реализация этих договорённостей стала реальностью лишь относительно недавно. Почему же этот путь оказался таким долгим? Скорее всего, из-за отсутствия в мире большой потребности в подобном движении. Процессы глобализации заметно ускорились лишь к концу ХХ века, а до этого национальное законодательство в странах всё-таки превалировало.

Тут надо оговориться: метрология — это далеко не только наука. Метрология — сфера деятельности. Есть законодательная метрология, есть вопросы, связанные с международным признанием, и есть собственно наука метрология. И как сфера деятельности, и как наука, метрология закладывает основы, которые позволяют всему научному сообществу общаться на одном языке, сравнивать и осмысливать результаты экспериментов, проведённых в разных местах. Опять же на одном языке и с одним инструментарием подходить к этим результатам.

Поначалу метрология (вернее, только что появившаяся Метрическая конвенция) касалась в первую очередь физики. Потому что речь шла преимущественно о геометрических измерениях, о массе и других осязаемых физических параметрах. Потом, уже во второй половине ХХ века, к метрологии активно подключилась химия. Стало понятно, что измерения в химии надо привести в соответствие с едиными правилами, пронизывающими и другие науки. Это позволило физикам и химикам обсуждать результаты своих экспериментов на одном языке. Началась активная интеграция, взаимное проникновение наук.

Современные эталоны длины основаны на воспроизведении с помощью лазерных технологий квантовых свойств определённых атомов (подробнее в статье А. Голубева «В погоне за точностью: единый эталон времени — частоты — длины», см. «Наука и жизнь» № 12, 2009 г.). В отличие от использовавшихся раньше физических эталонов длины, размеры которых меняются со временем, параметры атомов не меняются, что позволяет получать эталон длины непосредственно из природы. Почти сто лет назад, в 1927 году, метр выразили через длину световых волн в спектре атомов кадмия. Затем на смену кадмию пришёл криптон, а уже с развитием лазерных источников излучения появилась возможность ещё более точного определения эталона длины. Сейчас во ВНИИМ над воспроизведением эталонного метра «трудится» гелий-неоновый лазер, стабилизированный по молекулярному йоду, — это целый комплекс из оптических установок. На фото — один из его элементов, называемый «оптическая частотная гребёнка».

К концу ХХ века к метрологии стала тянуться и биология. У биологов возникло понимание, что если на качественном уровне, на уровне оценок какие-то результаты экспериментов и описывались, то с количественным сравнением, с достоверностью измерений возникали проблемы. Но в целом, если говорить о биологии и медицине, то эти науки — ещё на стадии выработки и освоения метрологического языка. Простой пример из жизни. Мы с вами привыкли к тому, что анализы, сделанные в одном медицинском учреждении, «не действительны» в другом. Не потому что врачи не верят «чужим» анализам, а потому что так построена система. Каждая фирма, производящая медицинское оборудование, выпускает свои приборы, свои калибраторы. И даже с учётом того, что приборы показывают результаты в одних и тех же единицах, это весьма условные единицы, привязанные к оборудованию и реактивам конкретной фирмы. Сама проблема с измерениями в медицине была поставлена давно, ещё в конце 1970—1980-х годов. И в СССР, и на Западе были исследования, когда, например, один и тот же образец крови высылали на анализ в разные лаборатории, где в итоге получались совершенно разные результаты. К сожалению, прошло уже больше 40 лет, а пути решения этой проблемы ещё ищутся и только начинают обретать более или менее чёткий вид. Эта область пока не «переварена» метрологией полноценно, но прогресс уже ощутим.

После медицины, на мой взгляд, прогресс метрологии распространится на области нейрофизиологии и психологии. Сейчас появляются возможности измерить, как и что воздействует на психику человека, конкретно отражаясь в организме, в сигналах мозга. Хотя это и сложная с этической стороны тема, потому что мы можем дойти до уровня, когда захотим, к примеру, определять способности человека по каким-то физиологическим характеристикам. Но, несомненно, в данном направлении уже есть движение. Такие исследования нужны, и они должны человеку о нём самом много нового рассказать.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Физики достоверно увидели тетранейтрон Физики достоверно увидели тетранейтрон

Увиденный физиками тетранейтрон оказался резонансом

N+1
Врангели Врангели

Баронский род Врангелей оставил глубокий след в истории России

Дилетант
Археологи разобрались в хронологии испанского памятника с палеолитическим искусством Археологи разобрались в хронологии испанского памятника с палеолитическим искусством

Ученые получили 62 радиоизотопные датировки материалов из пещеры Ардалес

N+1
И любимая подпись — «Ильич» И любимая подпись — «Ильич»

Маргарита Фофанова — одна из любимейших женщин Ленина

Дилетант
Как определить, что ребенок созрел для лагеря? 10 основных ошибок родителей Как определить, что ребенок созрел для лагеря? 10 основных ошибок родителей

Дети взрослеют, и перед родителями встает множество вопросов

Psychologies
Страшная песенка про пять минут Страшная песенка про пять минут

Почему часы — атрибут смерти и воплощение быстротечности жизни?

Вокруг света
«За фасадом «За фасадом

Отрывок из книги Елены Осокиной о том, как был устроен быт в СССР

N+1
Неслучайны связи Неслучайны связи

Мы поговорили с создателями трех тревел-проектов о том, как искать «своих»

Seasons of life
Алмазы под давлением Алмазы под давлением

Экономист Александр Аузан о будущем креативных индустрий

СНОБ
Жук-плавунец: универсальный хищник и сексуальный маньяк Жук-плавунец: универсальный хищник и сексуальный маньяк

Он умеет летать по воздуху и передвигаться по суше, но все же его стихия — вода

Вокруг света
«Сначала станьте друзьями»: ключ к счастливой любви «Сначала станьте друзьями»: ключ к счастливой любви

Правда ли, что настоящая любовь начинается с дружбы?

Psychologies
Настасья Кербенген. Голубая кровь Настасья Кербенген. Голубая кровь

Настасья Кербенген никогда не думала о том, чтобы стать актрисой

Коллекция. Караван историй
Ремонт без хлопот: Будь проще и… сэкономишь Ремонт без хлопот: Будь проще и… сэкономишь

От чего следует отказаться, чтобы снизить затраты на ремонт

Лиза
Ипотека на самострой Ипотека на самострой

Новый ипотечный продукт призван подхлестнуть угасающий спрос на загородное жилье

Эксперт
20 самых потешных указов Петра I 20 самых потешных указов Петра I

Прекрасные и мудрые распоряжения великого русского императора

Maxim
Африканские автомобили, о которых вы скорее всего не слышали Африканские автомобили, о которых вы скорее всего не слышали

Мало кто знает, что в Африке тоже есть автомобилестроение

ТехИнсайдер
Самый популярный после королевы: чего добился принц Уильям к 40 годам Самый популярный после королевы: чего добился принц Уильям к 40 годам

Интересные факты о внуке королевы Великобритании — в нашей статье

РБК
Колибри оказались самыми пестрыми птицами Колибри оказались самыми пестрыми птицами

Девять из десяти птиц с самой разнообразной окраской относятся к колибри

N+1
«Уцелеть — не значит выжить»: какой была военная медицина 200 лет назад «Уцелеть — не значит выжить»: какой была военная медицина 200 лет назад

Как работали медики во время войны 1812 года

Вокруг света
На птичьих правах: гарпия, киви и другие необычные пернатые-символы государств На птичьих правах: гарпия, киви и другие необычные пернатые-символы государств

Вы могли даже не слышать о существовании некоторых из этих птиц

Вокруг света
Другая история. Зачем экономист из Орска переехал в старинный Плес Другая история. Зачем экономист из Орска переехал в старинный Плес

В чем ценность естественного облика малых городов

СНОБ
Возьму – пригодится! Возьму – пригодится!

Советы психолога, как перестать покупать ненужные вещи

Лиза
Напоить сайгака Напоить сайгака

Удастся ли сохранить сайгаков?

Вокруг света
На вкус как Луна: зачем NASA кормило тараканов грунтом На вкус как Луна: зачем NASA кормило тараканов грунтом

Почему ученым пришло в голову кормить тараканов лунным грунтом?

N+1
Сталинское слово крепко Сталинское слово крепко

Какой была пропаганда во время Советско-финской войны

Дилетант
От балета до полдэнса От балета до полдэнса

Танцы помогают прийти в форму и благоприятно влияют на ментальное здоровье

Здоровье
Интересные факты о молниях, которые повалят тебя с ног Интересные факты о молниях, которые повалят тебя с ног

Сколько можно пережить прямых попаданий молнии?

Maxim
Евросоюз сделает USB-C обязательным разъемом в гаджетах Евросоюз сделает USB-C обязательным разъемом в гаджетах

С осени 2024 года любой проводной гаджет должен будет оснащаться портом USB-C

N+1
Как побороть сильную тягу к сладкому? Как побороть сильную тягу к сладкому?

Мы знаем, как вреден сахар, но справиться с собой не получается

Psychologies
Открыть в приложении