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

Как молния выбирает цель Как молния выбирает цель

Как молния находит молниеотвод среди множества других привлекательных целей?

Наука и жизнь
Великий недогерой Великий недогерой

Ксения Рождественская о французском актере Жане-Луи Трентиньяне

Weekend
Рефераты Рефераты

Прочность мембран, расчет коэффициентов излучения и «крыша» из оксида алюминия

Наука и жизнь
Оракул маркетинга: как актер Эдвард Нортон пытается победить старомодные телерейтинги Оракул маркетинга: как актер Эдвард Нортон пытается победить старомодные телерейтинги

Как Эдвард Нортон бросил вызов привычному положению дел на телевидении

Forbes
В сосновом бору В сосновом бору

Настоящий гимн природе в интерьере загородного дома в пригороде Новосибирска

SALON-Interior
Грунт астероида Рюгу оказался схож по составу с углистыми хондритами Грунт астероида Рюгу оказался схож по составу с углистыми хондритами

Результаты анализа образцов грунта астероида Рюгу

N+1
О проекте Александра Химушина «Мир в лицах» и выставке в заполярной Дудинке О проекте Александра Химушина «Мир в лицах» и выставке в заполярной Дудинке

Мария Маханова отправилась на Таймыр, чтобы поговорить с Александром Химушиным

СНОБ
Тайна гибели шестилетней Джонбенет Рэмси: кто убил маленькую «Мисс Рождество» Тайна гибели шестилетней Джонбенет Рэмси: кто убил маленькую «Мисс Рождество»

Все были уверены: когда девочка вырастет, она станет известной моделью

VOICE
Один выпал с 9 этажа и прожил 25 лет, а другой протянул почти полвека: 10 котов-долгожителей Один выпал с 9 этажа и прожил 25 лет, а другой протянул почти полвека: 10 котов-долгожителей

Давайте вместе позавидуем котам долгожителям и возьмем с них пример

ТехИнсайдер
Виктория Портфолио Виктория Портфолио

Блогер-феномен Виктория Портфолио сделала из себя новое медиа

Собака.ru
Как сломать сценарий отношений, который заставляет нас страдать? Как сломать сценарий отношений, который заставляет нас страдать?

Как побороть зависимость от определенного типа отношений

Psychologies
Александра Ребенок: «Хотелось бросить самой себе вызов, сделать то, чего никогда не делала» Александра Ребенок: «Хотелось бросить самой себе вызов, сделать то, чего никогда не делала»

Долгое время моя нестандартность казалась мне главным недостатком

Караван историй
Чайлдфри: осознать и отстоять Чайлдфри: осознать и отстоять

Чайлдфри: как разобраться в себе или отстоять свою точку зрения без конфликта

Новый очаг
Опасна ли жара для животных и как защитить собаку или кота от высокой температуры? Опасна ли жара для животных и как защитить собаку или кота от высокой температуры?

Как распознать тепловой удар у питомца и как его предотвратить?

Maxim
Как живет сегодня девочка из скандального клипа певицы Sia, которую считали жертвой из-за полуголых танцев Шайи Лабефа Как живет сегодня девочка из скандального клипа певицы Sia, которую считали жертвой из-за полуголых танцев Шайи Лабефа

Как Мэдди Зиглер оценивает свой опыт съемок для видео Elastic Heart

VOICE
Сладкие двойники Сладкие двойники

Стоит ли заменять сахар на его низкокалорийные аналоги?

Здоровье
Что такое пептидная косметика и как она работает Что такое пептидная косметика и как она работает

Как пептиды улучшают состояние кожи?

РБК
Виновата ли я? Виновата ли я?

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

Новый очаг
«Зарплаты невысокие, жизнь экономнее» — честный рассказ россиянина о переезде из Тюмени в Батуми «Зарплаты невысокие, жизнь экономнее» — честный рассказ россиянина о переезде из Тюмени в Батуми

Пара преодолела 3400 км и начала новую жизнь на берегу Черного моря

Вокруг света
Почему хочется спать днем: объяснения врача Почему хочется спать днем: объяснения врача

Разгар рабочего дня, а вы с трудом удерживаетесь, чтобы не уснуть?

Psychologies
История советского контрснайпера: как школьный завхоз уложил 422 фашиста История советского контрснайпера: как школьный завхоз уложил 422 фашиста

Василий Теркин действительно существовал и был одним из лучших контрснайперов

ТехИнсайдер
5 твоих поступков, которые делают твою собаку несчастной 5 твоих поступков, которые делают твою собаку несчастной

Собачья радость — это не только колбаса, но и отношения с хозяином

Maxim
«Я испытала стресс!»: звезда сериала «Воронины» рассказала, как потеряла дочь в Турции «Я испытала стресс!»: звезда сериала «Воронины» рассказала, как потеряла дочь в Турции

Екатерина Волкова рассказала о воспитании своей дочери

VOICE
На курьих ножках и у чёрта в решете: как строили деревянные дома на Руси На курьих ножках и у чёрта в решете: как строили деревянные дома на Руси

Одним из самых уважаемых занятий в прошлом считалось плотницкое дело

Вокруг света
Что в вашем моющем средстве? Что в вашем моющем средстве?

Как моющие средства влияют на здоровье и окружающую среду?

Новый очаг
Ярчайшая черная дыра во Вселенной создала два загадочных объекта, о природе которых ученые спорят до сих пор Ярчайшая черная дыра во Вселенной создала два загадочных объекта, о природе которых ученые спорят до сих пор

Астрономы обнаружили два больших загадочных объекта, вырывающихся из черной дыры

ТехИнсайдер
Как математика может спасти вашу жизнь: уравнение парашюта Как математика может спасти вашу жизнь: уравнение парашюта

Вы в падающем самолете. Без паники! Из сари вашей соседки можно сделать парашют

Вокруг света
Экспедиция на Иссык-Куль: как древние разломы земной коры помогают ученым прогнозировать периодичность землетрясений Экспедиция на Иссык-Куль: как древние разломы земной коры помогают ученым прогнозировать периодичность землетрясений

Ученые обнаружили древние землетрясения на северном побережье Иссык-Куля

ТехИнсайдер
«Что у вас за план, мистер Фикс?» Почему в СССР сократили мультфильм «80 дней вокруг света» «Что у вас за план, мистер Фикс?» Почему в СССР сократили мультфильм «80 дней вокруг света»

От 16 серий мультфильма «80 дней вокруг света» оставили лишь 11. Но почему?

VOICE
Работает ли фильм «Секрет»: как исполнить свое желание без карты желаний Работает ли фильм «Секрет»: как исполнить свое желание без карты желаний

Как исполнять желания и добиваться целей тем, кто не верит в мистику

Psychologies
Открыть в приложении