В Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии

Наука и жизньНаука

Последним сдался килограмм

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Французская гравюра, около 1800 года, иллюстрирующая метрическую систему мер: 1 — литр; 2 — грамм; 3 — метр; 4 — ар (100 м2); 6 — стер (эквивалент 1 м3, определялся по объёму определённым образом сложенных деревянных брусков). Любопытно, что на пятом месте затесалась денежная единица — франк, так как параллельно была сделана попытка реформы запутанной денежной системы введением в ней десятичного деления. Иллюстрация: L. F. Labrousse/PD

16 ноября 2018 года в Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии. Последняя из основных единиц системы СИ — килограмм — лишилась своего материального воплощения. Теперь килограмм будет определяться не платиново-иридиевой «гирькой», а сверхточным значением фундаментальной постоянной Планка и сложным измерительным устройством, известным как весы Киббла. О хронике революции и о том, как теперь взвесить килограмм, наш рассказ.

На пути к системе единиц

Человек занимался измерениями с древних времён. Это было нужно для строительства, изготовления изделий, торговли и планирования деятельности. Каждое государство изобретало свои меры. Ещё полтора века назад в нашей стране размеры мерили вершками, пядями и аршинами, массу — фунтами и пудами, а в качестве мер объёма жидкости можно было встретить чарки и вёдра. В Великобритании до сих пор в ходу дюймы, футы, фунты и пинты.

Потребность в единой системе мер существовала всегда, но со стремительным развитием науки и техники в Новое время она стала просто жизненно необходимой. Интенсивный обмен знаниями и технологиями требовал всё более точных измерений. На революцию в метрологии учёных, видимо, подвиг дух Великой французской революции. В 1795 году во Франции государство официально приняло так называемую метрическую систему мер, базирующуюся на мерах длины и массы.

Для универсальности все введённые меры были привязаны к природным объектам, казавшимся тогда одинаковыми повсюду. Единица длины — метр приравнивался к одной сорокамиллионной доле длины парижского меридиана. Единицу массы — грамм — определили как массу кубического сантиметра воды при 4оС, когда вода имеет наибольшую плотность, а секундой назвали 1/86 400 суток (24 часа по 60 минут из 60 секунд как раз дают 86 400 секунд).

Но наша планета — не шар, к тому же вращается она неравномерно. А вода содержит различные примеси, влияющие на результаты измерений. Поэтому во второй половине XIX века было решено задать меры длины и массы посредством эталонов. В 1875 году в Париже семнадцать стран, включая Россию, подписали Метрическую конвенцию, согласно которой создавались эталоны массы и длины. Их оригиналы должны были храниться в штаб-квартире Международного бюро мер и весов в пригороде Парижа — Севре. А метрологические организации участников конвенции получали точные копии эталонов.

Так родилась современная система мер, которая на сегодняшний день распространена на большей части земного шара. Для её совершенствования с тех пор раз в четыре года в Севре собираются Генеральные конференции по мерам и весам. Любопытно, что в России закон о необязательном использовании метрической системы, проект которого подготовил Д. И. Менделеев, появился лишь в 1899 году, а обязательной она стала лишь после революции, в 1918 году.

Надо сказать, что самый первый эталон длины и массы был изготовлен из платины ещё в 1799 году. Последние варианты сделаны в 1889 году из сплава платины (90%) и иридия (10%). Выбор материала обусловлен химической устойчивостью сплава. Эталон массы выполнен в форме цилиндра с равными высотой и диаметром (чуть более 39 мм). Этим достигалась наименьшая площадь его поверхности и, соответственно, износ. Находится эталон под вакуумным колпаком в комнате, доступ в которую имеют только три человека. Причём, чтобы попасть в неё, они должны одновременно вставить все три имеющихся у них ключа. Первый ключ находится у директора Международного бюро мер и весов, второй — у председателя Международного комитета мер и весов, а третий хранится в Архиве Франции. Эталон длины до 1960 года имел вид Х-образной линейки.

Стремительное развитие новых научных направлений в XIX — начале XX века привело к введению в оборот большого числа новых единиц измерений и нескольких их систем, таких как СГС (1861), МКСА (1901) и других. К середине ХХ века возникла необходимость стандартизировать и упростить сложившуюся сложную совокупность систем и внесистемных единиц в соответствии с современными требованиями. И в 1960 году 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц СИ (SI, от французского Le Système International d’Unités). В неё вошли шесть величин, считающихся основными: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура и сила света. Седьмая единица — количество вещества — моль добавлена в 1971 году. Все остальные физические величины стали производными, то есть определяемыми через основные единицы по соответствующим физическим законам.

Возросшие требования к точности измерений уже тогда привели к тому, что метр первым потерял своё «предметное» воплощение. Он стал равным 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Ядерный грипп Ядерный грипп

Легендарная болезнь, унесшая жизней больше, чем обе мировые войны

Maxim
«У бизнеса никакого риска уже не осталось. Только страх». Каким увидели будущее и настоящее России на завтраке у Грефа «У бизнеса никакого риска уже не осталось. Только страх». Каким увидели будущее и настоящее России на завтраке у Грефа

Что нужно России для того, чтобы совершить «прорыв», и помогут ли ей нацпроекты

Forbes
Наталья Осипчук: «Мы конкурируем за время человека» Наталья Осипчук: «Мы конкурируем за время человека»

Зачем людям в эру онлайн-образования встречаться в учебных аудиториях

РБК
Время страстей человеческих Время страстей человеческих

Обнаженные пластилиновые человечки Татьяны Бродач покорили Милан и Париж

Vogue
Меч викингов Меч викингов

Швеция находится в десятке мировых экспортеров вооружения

Популярная механика
Муся Тотибадзе — о дебютном альбоме, первом концерте и быстром успехе Муся Тотибадзе — о дебютном альбоме, первом концерте и быстром успехе

Интервью с Мусей Тотибадзе об амбициях, страхе и первом сольном концерте

РБК
Рядовой с запасом Рядовой с запасом

Обновленный пикап Isuzu пытается разыграть на российском рынке особую партию

АвтоМир
Учёные, ставшие фантастами: Айзек Азимов и Нил Стивенсон Учёные, ставшие фантастами: Айзек Азимов и Нил Стивенсон

На плечах этих титанов покоится вся современная научная фантастика

Популярная механика
Советы отцов-миллиардеров. Чему титаны бизнеса учат своих детей Советы отцов-миллиардеров. Чему титаны бизнеса учат своих детей

Советы о бизнесе и жизни, которые миллиардеры дали своим детям

Forbes
5 ошибок во время собеседования по Скайпу, которые необходимо избегать 5 ошибок во время собеседования по Скайпу, которые необходимо избегать

Никто не любит видеособеседования, но иногда другого выхода нет

Playboy
Плохие новости для бизнеса: чем грозит отмена сроков давности за налоговые преступления Плохие новости для бизнеса: чем грозит отмена сроков давности за налоговые преступления

Судьям предлагают считать неуплату налогов преступлением без срока давности

Forbes
Вышли в плюс Вышли в плюс

Почему мы возвращаемся из отпуска с перевесом?

Vogue
Услышать каждого: как Google создает систему голосового управления для людей с инвалидностью Услышать каждого: как Google создает систему голосового управления для людей с инвалидностью

Системы, управляемые голосом, сейчас представляют собой рынок объемом в $49 млрд

Forbes
Звездный выпускной: худшие и лучшие бьюти-образы знаменитостей Звездный выпускной: худшие и лучшие бьюти-образы знаменитостей

Как выглядели знаменитости в свой «особенный» день

Cosmopolitan
В звуках музыки В звуках музыки

Зальцбург притягивает любителей истории, ценителей прекрасного и горнолыжников

Лиза
Кухня Кухня

Мы собрали кухни со всего света и разделили их по типам планировки

AD
Физики и лирики Физики и лирики

Противоположные модели выясняют, каким должен быть идеальный седан бизнес-класса

АвтоМир
Сезонность курса: правда ли, что летний рубль дороже зимнего? Сезонность курса: правда ли, что летний рубль дороже зимнего?

Почему в начале года рынок ждет укрепления рубля, а к концу — ослабления

Forbes
«Нужно работать по 15-18 часов»: как изменилась жизнь таксистов с появлением агрегаторов «Нужно работать по 15-18 часов»: как изменилась жизнь таксистов с появлением агрегаторов

Депутаты хотят запретить таксистам работать больше восьми часов в день

Forbes
Небо. Самолет. Девушка Небо. Самолет. Девушка

Ровно двадцать лет назад погибли Джон Кеннеди-младший и Кэролин Бессетт

Tatler
Пестициды в Мировом океане: стоит ли бояться есть рыбу Пестициды в Мировом океане: стоит ли бояться есть рыбу

Пестициды в организмах морских животных – это плохо

Популярная механика
Как за $5 стать совладельцем настоящего Ferrari? Новые финтех-стартапы сделали это возможным Как за $5 стать совладельцем настоящего Ferrari? Новые финтех-стартапы сделали это возможным

Американские финтех-стартапы дают возможность приобрести долю в чем угодно

Forbes
Прозрачная «вторичка» Прозрачная «вторичка»

Депутаты хотят запретить манипуляции с историей подержанных автомобилей

АвтоМир
Фабрика цифр. Как Росстат собирается стать полезным для бизнеса Фабрика цифр. Как Росстат собирается стать полезным для бизнеса

Росстат за последний год стал одним из самых критикуемых ведомств в стране

Forbes
Бриллиантовый чайный пакетик и доспехи для морской свинки. 10 самых абсурдно дорогих вещей в мире Бриллиантовый чайный пакетик и доспехи для морской свинки. 10 самых абсурдно дорогих вещей в мире

Подборка самых удивительных вещей из предметов роскоши

Forbes
Рыжиковое масло Рыжиковое масло

О масле из семян рыжика посевного

Наука и жизнь
«Русские хакеры самые злобные в мире»: Евгений Касперский — о русских программистах, правилах бизнеса и балканизации интернета «Русские хакеры самые злобные в мире»: Евгений Касперский — о русских программистах, правилах бизнеса и балканизации интернета

Основатель «Лаборатории Касперского» о том, почему считает свой продукт лучшим

Forbes
Как устроена программа «Учитель для России» и зачем она нужна Как устроена программа «Учитель для России» и зачем она нужна

Как попасть в проект «Учитель для России»

РБК
Можно ли добиться успеха в жизни, если вас не любили в детстве Можно ли добиться успеха в жизни, если вас не любили в детстве

В силах каждого «недолюбленного» взрослого изменить свое отношение к себе

Forbes
Труман Капоте о Мэрилин Монро: «Прекрасное дитя (разговорный портрет)» Труман Капоте о Мэрилин Монро: «Прекрасное дитя (разговорный портрет)»

Труман Капоте и Мэрилин Монро

Esquire
Открыть в приложении