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

Осторожно: амфибии! Осторожно: амфибии!

Наступает весна, тысячи жаб, лягушек и тритонов отправляются на нерест в водоёмы

Наука и жизнь
Что делать, если девушка вдруг стала зарабатывать больше тебя? Что делать, если девушка вдруг стала зарабатывать больше тебя?

Небольшой гайд, как свыкнуться с потерей звания «кормилец»

Maxim
Мобилизация-1914: эмоции россиян Мобилизация-1914: эмоции россиян

Кто определяет «национальные интересы»?

Дилетант
Ремонт без хлопот: Будь проще и… сэкономишь Ремонт без хлопот: Будь проще и… сэкономишь

От чего следует отказаться, чтобы снизить затраты на ремонт

Лиза
Любимый художник Ильича Любимый художник Ильича

Личное признание Ильича получил только один художник — Николай Ярошенко

Дилетант
Захватывающая история изобретения и эволюции женских стрингов (с картинками) Захватывающая история изобретения и эволюции женских стрингов (с картинками)

Этот предмет женского гардероба вызывал столько мужских эмоций!

Maxim
Лучший друг Лучший друг

Царь Пётр именовал уроженца Женевы Франца Лефорта лучшим другом

Дилетант
Водное отбеливание: это щадящее летнее окрашивание покорило всех модниц ТикТока — попробуй его! Водное отбеливание: это щадящее летнее окрашивание покорило всех модниц ТикТока — попробуй его!

Модницы сошли с ума по необычной технике окрашивания!

VOICE
На природе и в огороде На природе и в огороде

Как научиться замечать и использовать на кухне то, что растет под ногами

Новый очаг
Живущие в неволе черепахи отказались стареть Живущие в неволе черепахи отказались стареть

Скорость старения многих видов черепах при содержании в неволе равна нулю

N+1
$1 тысяча за отпуск и принудительные выходные. Как бороться с выгоранием сотрудников в кризис $1 тысяча за отпуск и принудительные выходные. Как бороться с выгоранием сотрудников в кризис

Как сохранить баланс между эффективностью и ментальным здоровьем сотрудников

Inc.
Нырнуть в Баренцево море и поймать волну в Финском заливе: 5 направлений для экстремального водного туризма в России Нырнуть в Баренцево море и поймать волну в Финском заливе: 5 направлений для экстремального водного туризма в России

Экстремальный водный туризм России: рассказывают профессионалы

Вокруг света
Свой чужой: почему муж не встает на мою сторону в конфликтах с другими Свой чужой: почему муж не встает на мою сторону в конфликтах с другими

Что делать, если партнер не принимает вашу сторону?

Psychologies
Как заснуть в автобусе: 5 советов от тревел-блогеров Как заснуть в автобусе: 5 советов от тревел-блогеров

Как заснуть в поездке: лайфхаки от опытных путешественников

Вокруг света
Сталинское слово крепко Сталинское слово крепко

Какой была пропаганда во время Советско-финской войны

Дилетант
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
Очаровательные королевские малышки! Как выглядели в детстве Кейт Миддлтон, Меган Маркл, Елизавета II и другие Очаровательные королевские малышки! Как выглядели в детстве Кейт Миддлтон, Меган Маркл, Елизавета II и другие

Детские фотографии представительниц Британской монархии

VOICE
Мастер современной научной фантастики, которого рекомендовал сам Билл Гейтс: 5 лучших книг Кима Стэнли Робинсона Мастер современной научной фантастики, которого рекомендовал сам Билл Гейтс: 5 лучших книг Кима Стэнли Робинсона

Произведения фантаста Кима Стэнли Робинсона, на которые стоит обратить внимание

ТехИнсайдер
В Польше обнаружили возможное место захоронения датского конунга Харальда Синезубого В Польше обнаружили возможное место захоронения датского конунга Харальда Синезубого

Обнаружено место вероятного захоронения датского конунга Харальда I Синезубого

N+1
Осознанное потребление в погоне за новыми моделями устройств: как работают сервисы аренды и лизинга гаджетов Осознанное потребление в погоне за новыми моделями устройств: как работают сервисы аренды и лизинга гаджетов

Насколько выгодно пользоваться сервисами аренды и лизинга гаджетов?

ТехИнсайдер
Оригинальная история. В поисках утраченной семьи и гармонии в отношениях Оригинальная история. В поисках утраченной семьи и гармонии в отношениях

Насколько отношения с семьей формируют взрослого человека?

СНОБ
Безопасность или свобода? Безопасность или свобода?

Лето даёт ребёнку шансы обзавестись опытом, но не всегда всё проходит гладко

Здоровье
Как звездам дают имена, и почему у них бывает несколько названий Как звездам дают имена, и почему у них бывает несколько названий

Ведь не у всех звезд есть имена… или нет?

ТехИнсайдер
«Спенсер»: кинокартина о принцессе Диане и ее пути к свободе «Спенсер»: кинокартина о принцессе Диане и ее пути к свободе

Кинолента описывает личный кризис и смятение принцессы Дианы

Psychologies
«Время для себя»: как появился винил и почему сегодня он так популярен «Время для себя»: как появился винил и почему сегодня он так популярен

Как развивалась история винила?

Правила жизни
Заблуждения о военных тактиках древности Заблуждения о военных тактиках древности

Прошлое было не просто ужаснее, чем мы думаем, но еще и гораздо приземленнее

Maxim
Археологи раскопали в Англии некрополь богатой англосаксонской общины Археологи раскопали в Англии некрополь богатой англосаксонской общины

Раскопанный погребальный комплекс из 138 могил датировали V–VI веками

N+1
«Главное — ликбез»: Аскар Ильясов о сериале «Нулевой пациент» и казахстанском кино «Главное — ликбез»: Аскар Ильясов о сериале «Нулевой пациент» и казахстанском кино

Аскар Ильясов — о том, чем отличаются российское и казахстанское кино

Forbes
Как выбрать телевизор и не потратить деньги на ветер Как выбрать телевизор и не потратить деньги на ветер

Как выбрать телевизор правильно, да еще чтобы и ролики из Youtube показывал?

ТехИнсайдер
Веломаршруты по Москве, Подмосковью, Санкт-Петербургу и Ленинградской области Веломаршруты по Москве, Подмосковью, Санкт-Петербургу и Ленинградской области

Где кататься на велосипеде в Москве и Санкт-Петербурге?

СНОБ
Открыть в приложении