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

Десять значимых событий 2022 Десять значимых событий 2022

Что произошло в науке за 2022 год

Наука и жизнь
Кто мы такие, чего мы хотим. Как сформировать психологический портрет подростка Кто мы такие, чего мы хотим. Как сформировать психологический портрет подростка

Что могут сделать родители для успешной адаптации ребенка во взрослой жизни

СНОБ
Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре

Правда и мифы о Юлии Цезаре

Вокруг света
Жигулевские выходные Жигулевские выходные

Что предложить своим гостям Самарская область?

РБК
Распад СССР: только факты Распад СССР: только факты

Распад СССР — историческая случайность или неизбежная катастрофа?

Дилетант
Пора смотреть корейское кино: 11 отличных азиатских фильмов, которые стоит увидеть всем Пора смотреть корейское кино: 11 отличных азиатских фильмов, которые стоит увидеть всем

11 киношедевров Южной Кореи

Правила жизни
Скульптор Антон Иванов Скульптор Антон Иванов

Созданные Антоном Ивановым произведения стали достоянием отечественной культуры

Наука и жизнь
Гороскоп нового времени: как предсказать свое будущее с помощью ДНК-тестов Гороскоп нового времени: как предсказать свое будущее с помощью ДНК-тестов

Люди запрашивают множество разных тестов, но ситуация с ними весьма запутанна

Вокруг света
Археологи обнаружили на турецком побережье четыре местонахождения с орудиями нижнего палеолита Археологи обнаружили на турецком побережье четыре местонахождения с орудиями нижнего палеолита

Артефакты могут указать на маршрут расселения древних людей

N+1
5 животных, которых человечество истребило 5 животных, которых человечество истребило

Животные, которых Земля лишилась из-за непомерного человеческого аппетита

ТехИнсайдер
Счастливые молодожены: опубликованы первые свадебные фото Бритни Спирс и Сэма Асгари Счастливые молодожены: опубликованы первые свадебные фото Бритни Спирс и Сэма Асгари

Сэм Асгари и Бритни Спирс стали мужем и женой

VOICE
«Человеку нужен человек»: как режиссер Купер Рэфф переворачивает каноны жанра драмеди «Человеку нужен человек»: как режиссер Купер Рэфф переворачивает каноны жанра драмеди

Драма «В ритме ча-ча-ча» — второй полнометражный фильм Купера Рэффа

Forbes
«Меня надо наказать за эту жизнь»: Джейн Биркин о токсичных отношениях «Меня надо наказать за эту жизнь»: Джейн Биркин о токсичных отношениях

Отрывок из «Дневника обезьянки» — автобиографической книги Джейн Биркин

Forbes
Антикризисные меры: 5 способов сделать кондиционер своими руками Антикризисные меры: 5 способов сделать кондиционер своими руками

Как сделать кондиционер из подручных средств?

ТехИнсайдер
Физики уточнили изотопический сдвиг g-фактора водородоподобного неона Физики уточнили изотопический сдвиг g-фактора водородоподобного неона

Сверхточное измерение изотопического сдвига g-фактора водородоподобного неона

N+1
«Щас спою»: почему перерисовывали волка в мультфильме «Жил-был пес» «Щас спою»: почему перерисовывали волка в мультфильме «Жил-был пес»

Волк из знаменитого мультфильма «Жил-был пес» должен был выглядеть иначе

VOICE
Сын стал дочерью, в любви полный штиль: трагедия и одиночество богатейшего человека Земли Илона Маска Сын стал дочерью, в любви полный штиль: трагедия и одиночество богатейшего человека Земли Илона Маска

За званием самого богатого человека в мире скрывается много проблем

VOICE
Вопрос психологу: как пережить расставание? Вопрос психологу: как пережить расставание?

Как пережить расставание с наименьшими потерями? Как отпустить человека?

Правила жизни
Виновата ли я? Виновата ли я?

Почему мы чувствуем вину и стыд, даже когда вроде как не сделали ничего плохого?

Новый очаг
Фиолетовая морковь и персик-вишня: как выглядели привычные нам фрукты и овощи в прошлом Фиолетовая морковь и персик-вишня: как выглядели привычные нам фрукты и овощи в прошлом

Как дикие сорта овощей и фруктов отличались от сегодняшних культурных плодов?

ТехИнсайдер
5 самых ядовитых грибов в мире: не смейте даже прикасаться к ним 5 самых ядовитых грибов в мире: не смейте даже прикасаться к ним

Собирая грибы в лесу, важно быть начеку

ТехИнсайдер
Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности

Трансмиссия — один из важнейших элементов транспортного средства

РБК
«Невидимый мир» — кроткий и нежный фильм о школьном буллинге и сопротивлении злу «Невидимый мир» — кроткий и нежный фильм о школьном буллинге и сопротивлении злу

«Невидимый мир» — бельгийский фильм о брате и сестре, которых травят в школе

Правила жизни
Оба нано: история двух создателей батарей для электрокаров — с началом в одно время и очень разными концами Оба нано: история двух создателей батарей для электрокаров — с началом в одно время и очень разными концами

Два проекта запустились в один год, в одной и той же сфере — кто будет успешнее

VC.RU
Забытая резиденция: история усадьбы Царицыно от «проклятого» дворца до чеховских дач Забытая резиденция: история усадьбы Царицыно от «проклятого» дворца до чеховских дач

Екатерина выкупила эти земли за 25 тыс. рублей. Так началась история Царицына

Вокруг света
Как построить коммунизм: почему Сталин хотел ввести 5-часовой рабочий день Как построить коммунизм: почему Сталин хотел ввести 5-часовой рабочий день

Почему Сталин хотел сократить трудовой день до пяти часов?

VOICE
Комары Комары

Лету радуются все. В том числе такие кусачие насекомые, как комары

Здоровье
И стала Россия империей… И стала Россия империей…

Итогом Северной войны стало перерождение России в империю

Дилетант
Сюзанна: «Я решила, что популярность останется со мной навсегда. Но ошибалась» Сюзанна: «Я решила, что популярность останется со мной навсегда. Но ошибалась»

Очень честно и по-философски — так мы охарактеризовали это интервью с Сюзанной

ЖАРА Magazine
Физики напрямую измерили магнитный момент иона гелия-3 Физики напрямую измерили магнитный момент иона гелия-3

Новые данные могут превратить гелий-3 в абсолютный магнитометрический стандарт

N+1
Открыть в приложении