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

Чума на вашу голову! Как зародилась чёрная смерть Чума на вашу голову! Как зародилась чёрная смерть

История возбудителя трех известных чумных пандемий

Наука и жизнь
Ограниченная видимость: что это, при каких условиях, особенности ПДД Ограниченная видимость: что это, при каких условиях, особенности ПДД

Как вести себя на дороге в условиях ограниченной и недостаточной видимости

РБК
«Король-солнце»: блеск и затмение абсолютизма «Король-солнце»: блеск и затмение абсолютизма

Людовик XIV превратил Францию в супердержаву, но страна стала клониться к упадку

Дилетант
«И будет рыдать земля: Как у индейцев отняли Америку» «И будет рыдать земля: Как у индейцев отняли Америку»

Отрывок из истории покорения Американского Запада

N+1
Первый путь на запад Первый путь на запад

В XVII веке скромная голландская экспедиция открыла мыс Горн

Вокруг света
Эффект бабочки: чешуекрылые подсказали ученым, как создать сверхматериал для звукоизоляции Эффект бабочки: чешуекрылые подсказали ученым, как создать сверхматериал для звукоизоляции

Природа уже изобрела сверхматериалы до нас

Вокруг света
Динозавры вымерли, а он остался Динозавры вымерли, а он остался

Это растение мы с ребятами нашли под вечер, в старом заброшенном парке

Наука и жизнь
Как сформировать новые полезные привычки? Как сформировать новые полезные привычки?

Как формируются привычки и почему с возрастом нам все сложнее переучиваться?

СНОБ
Пальмы больше не нужны: зачем ехать на Северный полюс и в Антарктиду Пальмы больше не нужны: зачем ехать на Северный полюс и в Антарктиду

Арктический туризм набирает популярность у российских путешественников

Вокруг света
В мире животных В мире животных

Наблюдение за братьями нашими меньшими расширяет кругозор ребенка

Лиза
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
Астрономы уличили звезды в областях звездообразования в краже планет друг у друга Астрономы уличили звезды в областях звездообразования в краже планет друг у друга

Кража планет у других звезд являются обычными процессами

N+1
Создать приложение для Android: что нужно знать о разработке Создать приложение для Android: что нужно знать о разработке

Какие плюсы и минусы в разработке приложений для Android?

ТехИнсайдер
Жанна Фриске, мы скучаем! Яркие моменты из жизни певицы в фотографиях Жанна Фриске, мы скучаем! Яркие моменты из жизни певицы в фотографиях

Вспоминаем короткую, но, безусловно, яркую жизнь Жанны Фриске

VOICE
Запасы из морозилки: какие древности находят под снегом и льдом Запасы из морозилки: какие древности находят под снегом и льдом

Вечная мерзлота скрывает останки древних растений, животных и людей

Вокруг света
Первые и единственные: как забайкальское село не раз прославилось на всю Россию Первые и единственные: как забайкальское село не раз прославилось на всю Россию

Нерчинский Завод — обычная сибирская глубинка. Или нет?

Вокруг света
Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены

Какие электромобили можно купить по цене новой Lada Vesta

РБК
#инструктаж: нюдовый макияж для разных типов внешности #инструктаж: нюдовый макияж для разных типов внешности

Зачем делать макияж так, будто его нет?

РБК
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
Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности

Трансмиссия — один из важнейших элементов транспортного средства

РБК
Солнечная вспышка ускорила почти все электроны в объеме высвобождения магнитной энергии Солнечная вспышка ускорила почти все электроны в объеме высвобождения магнитной энергии

Проанализировали наблюдения солнечной вспышки, которая произошла в 2017 году

N+1
Зачем в IT-разработке нужно техническое задание: первый шаг на пути к цифровому продукту Зачем в IT-разработке нужно техническое задание: первый шаг на пути к цифровому продукту

Техническое задание (ТЗ) — связующее звено между клиентом и разработчиком

ТехИнсайдер
Геометрия движения: что такое развал-схождение и зачем за этим следить Геометрия движения: что такое развал-схождение и зачем за этим следить

Автомобиль — средство передвижения, в котором важен каждый параметр

Вокруг света
Лосось сомнений: почему все исследуют мозг и это не имеет никакого отношения к науке Лосось сомнений: почему все исследуют мозг и это не имеет никакого отношения к науке

Нельзя игнорировать ситуацию: нейропоезд движется вперед

Forbes
Мертвые лошади и запрет на почесывание: самые абсурдные правила дорожного движения в Северной и Южной Америке Мертвые лошади и запрет на почесывание: самые абсурдные правила дорожного движения в Северной и Южной Америке

Иногда правила дорожного движения не имеют никакого смысла

ТехИнсайдер
Всё, что хочу Всё, что хочу

Актриса Елена Лядова – о сложном характере, любви и терпении

Новый очаг
5 самых популярных способов лечения похмелья, которые сделают только хуже 5 самых популярных способов лечения похмелья, которые сделают только хуже

Методы лечения похмелья, которые на самом деле не работают

Maxim
9 безобидных бытовых привычек, которые опустошают твой кошелек 9 безобидных бытовых привычек, которые опустошают твой кошелек

Чтобы сэкономить семейный бюджет, пересмотри свои действия

Лиза
В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения

Палеогенетики исследовали останки, раскопанные в Шанду

N+1
400 лет спустя: управляемое ИИ судно повторило маршрут корабля пилигримов Mayflower 400 лет спустя: управляемое ИИ судно повторило маршрут корабля пилигримов Mayflower

Корабль Mayflower без экипажа на борту совершил свое историческое плавание

Вокруг света
Открыть в приложении