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
Зона быстрого реагирования Зона быстрого реагирования

Индустриальные площадки могут ускорить решение задач трансформации экономики

Эксперт
Робингудская «почемучка» Робингудская «почемучка»

Отвечаем на наиболее распространённые вопросы о Робин Гуде и Средних веках

Дилетант
Почему возникает кровоточивость десен, и что с этим делать Почему возникает кровоточивость десен, и что с этим делать

Видите кровь, когда чистите зубы? Лучше не игнорировать этот симптом

ТехИнсайдер
Идеолог модернизации Идеолог модернизации

Проповедник Феофан Прокопович — ренегат и авантюрист, карьерист и доносчик

Дилетант
Любовь, смерть и самолеты: в повторный прокат выходит «Ветер крепчает» Миядзаки Любовь, смерть и самолеты: в повторный прокат выходит «Ветер крепчает» Миядзаки

«Ветер крепчает» — мультфильм про хрупкость жизни и бессмысленность войны

Forbes
Бабочка барония — живое ископаемое Бабочка барония — живое ископаемое

Живых представителей древних видов бабочек можно встретить и по сей день

Наука и жизнь
Египетский археометаллург воссоздал древний метод полого бронзового литья Египетский археометаллург воссоздал древний метод полого бронзового литья

Египтяне использовали известково-восковую смесь для защиты бронзы

N+1
Чем опасен борщевик: пятиминутный путеводитель по «врагу полей» Чем опасен борщевик: пятиминутный путеводитель по «врагу полей»

Развенчиваем мифы об агрессивном сорняке

Правила жизни
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
«Разговоры о прошлом сами по себе не могут нас исцелить»: главный миф о психотерапии «Разговоры о прошлом сами по себе не могут нас исцелить»: главный миф о психотерапии

Как работает психотерапия?

Psychologies
Вы забыли имя собеседника: 3 способа выйти из положения Вы забыли имя собеседника: 3 способа выйти из положения

Что делать, если вы забыли имя собеседника?

Psychologies
Как правильно разговаривать с родственниками с деменцией Как правильно разговаривать с родственниками с деменцией

Как вести себя, если у вашего родственника деменция?

Psychologies
Огромная свалка комет: подлинная природа Плутона Огромная свалка комет: подлинная природа Плутона

Плутон больше не считают планетой, но от этого он не становится менее интересным

ТехИнсайдер
6 диагнозов, при которых пиво смертельно опасно 6 диагнозов, при которых пиво смертельно опасно

Употребление пива в количествах даже 1-2 бутылочки в день очень опасно

Maxim
Микротоки для лица: что это, эффект от процедуры и противопоказания Микротоки для лица: что это, эффект от процедуры и противопоказания

Вместе с дерматологом и косметологом рассказываем, что нужно знать о микротоках

РБК
Ничего лишнего Ничего лишнего

Как стать бьюти-минималистом и не вестись на маркетинговые уловки

Новый очаг
Ресторатор Борис Зарьков: «Дальше очень просто – жизнь продолжается. Вы находитесь “здесь”» Ресторатор Борис Зарьков: «Дальше очень просто – жизнь продолжается. Вы находитесь “здесь”»

Ресторатор Борис Зарьков – пат в шахматах, уход Michelin и «голые короли

СНОБ
Почему миллиардеры, тиктокеры и предприниматели из России полюбили Казахстан Почему миллиардеры, тиктокеры и предприниматели из России полюбили Казахстан

Чем еще привлекает Казахстан российских предпринимателей?

Forbes
Люди Веры Люди Веры

Каждый день наши герои помогают людям жить

Seasons of life
В сосуде из тюркского погребения VII века обнаружили просо В сосуде из тюркского погребения VII века обнаружили просо

Археологи исследовали керамический сосуд, случайно найденный на Алтае

N+1
Ученые предупреждают: вспышки оспы обезьян в Африке надо остановить, пока не поздно Ученые предупреждают: вспышки оспы обезьян в Африке надо остановить, пока не поздно

Оспа обезьян постепенно распространяется в экваториальной Африке

ТехИнсайдер
И кому ж такая достанется? Самые богатые и незамужние наследницы мира И кому ж такая достанется? Самые богатые и незамужние наследницы мира

Знакомим вас с самыми завидными невестами России и мира

VOICE
Ашельским ручным рубилам из Англии оказалось более 560 тысяч лет Ашельским ручным рубилам из Англии оказалось более 560 тысяч лет

Гоминины изготовили древнейшие из этих орудий около 620–560 тысяч лет назад

N+1
Физики достоверно увидели тетранейтрон Физики достоверно увидели тетранейтрон

Увиденный физиками тетранейтрон оказался резонансом

N+1
Живой будильник: почему петухи кричат по утрам Живой будильник: почему петухи кричат по утрам

Утренний крик петуха был первым будильником, который появился у человека

ТехИнсайдер
История одной вещи: «Смена-8М» — самый массовый в мире фотоаппарат История одной вещи: «Смена-8М» — самый массовый в мире фотоаппарат

Непритязательную камеру любили студенты, а ее тиражи исчислялись миллионами

Правила жизни
Самый длинный легковой автомобиль в мире: длина, фото, что интересного Самый длинный легковой автомобиль в мире: длина, фото, что интересного

Лимузин, которому нет равных по длине: рассказываем про эту легенду

РБК
Технологический стартап из будущего Технологический стартап из будущего

Как в Москве делают «всепогодные» солнечные батареи

СНОБ
«Рабы любви»: 7 советов жертвам насилия и сексуализированной эксплуатации «Рабы любви»: 7 советов жертвам насилия и сексуализированной эксплуатации

Как забыть насилие и что делать, если ты оказалась в секс-индустрии?

Psychologies
Открыть в приложении