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

Водородная кругосветка Водородная кругосветка

Кругосветное путешествие катамарана Energy Observer

Популярная механика
Пора отпустить старые обиды Пора отпустить старые обиды

Старые обиды могут нанести ощутимый вред физическому и психическому здоровью

Psychologies
Испытание холодом Испытание холодом

Холод помогает думать быстрее и стареть медленнее

Здоровье
Ну послушай! 5 лучших подкастов о бизнесе и карьере Ну послушай! 5 лучших подкастов о бизнесе и карьере

Любой тренд в обществе в определенный момент обязательно становится бизнесом

Forbes
Добро пожаловать в машину! Добро пожаловать в машину!

Оправдана ли суета вокруг дополненной реальности

CHIP
Разрешите представиться. 5 фактов о новом Bentley Flying Spur Разрешите представиться. 5 фактов о новом Bentley Flying Spur

Обновленный двигатель, полноуправляемое шасси и салон, как у роскошной яхты

РБК
«Копить на старость надо с 30 лет». Ректор РЭШ о пенсионной реформе, скрытых налогах и цене дела Калви для экономики «Копить на старость надо с 30 лет». Ректор РЭШ о пенсионной реформе, скрытых налогах и цене дела Калви для экономики

О чем рассказал ректор Российской экономической школы Рубен Ениколопов

Forbes
Что делать, если вам подбросили наркотики Что делать, если вам подбросили наркотики

Арсений Левинсон о пугающей практике по 228-й статье

Русский репортер
Расставляем приоритеты: как установить «винду» с флешки через BIOS Расставляем приоритеты: как установить «винду» с флешки через BIOS

Быстрая шпаргалка для выбора флешки приоритетным загрузочным диском

CHIP
Сила цвета Сила цвета

Дизайнер Рошин Лафферти оформила дом в Ирландии

AD
Что делать при укусах клещей: рекомендации энтомолога Что делать при укусах клещей: рекомендации энтомолога

Ответы энтомолога на самые распространенные вопросы, связанные с клещами

Популярная механика
Ловушки майского указа Путина. Как власти могут повторить ошибки позднего СССР Ловушки майского указа Путина. Как власти могут повторить ошибки позднего СССР

В дискуссиях об экономической политике предлагаются противоречивые рецепты

Forbes
Создаем локальную сеть дома: пошаговое руководство Создаем локальную сеть дома: пошаговое руководство

Локальная сеть обеспечивает быстрый доступ домашних устройств к общим файлам

CHIP
Как говорить и писать, чтобы нас поняли правильно Как говорить и писать, чтобы нас поняли правильно

Всем нужно тщательнее выбирать слова

Psychologies
Игра престолов Игра престолов

Неужели теплые отношения герцогов Сассекских и Кембриджских – только видимость

Grazia
Домашний мальчик Домашний мальчик

Дерек Бласберг пишет в новой квартире новую главу своей жизни

Tatler
Молчание — знак согласия Молчание — знак согласия

Способ справиться с лихорадкой большого города

Vogue
Сбербанк заподозрил основателя Антипинского НПЗ в двойной бухгалтерии Сбербанк заподозрил основателя Антипинского НПЗ в двойной бухгалтерии

Сбербанк обнаружил у Антипинского НПЗ забалансовые обязательства

Forbes
5 шагов к осознанной благотворительности 5 шагов к осознанной благотворительности

Как люди приходят в благотворительность и с чего начать свой путь

Psychologies
Пространственный контакт и порядок в ядре глазами «биолога-ядерщика» Пространственный контакт и порядок в ядре глазами «биолога-ядерщика»

Ультрамикроскопическая жизнь генома

Наука и жизнь
Audi RS4 Avant Audi RS4 Avant

Audi RS4 Avant — больше, чем просто универсал с «табуном» под капотом

Quattroruote
Укрощение светских львиц: как 20-летние «инстаграмщицы» вытесняют «тяжелый люкс» и зарабатывают миллионы Укрощение светских львиц: как 20-летние «инстаграмщицы» вытесняют «тяжелый люкс» и зарабатывают миллионы

Как и сколько зарабатывают излюбленные мишени критики «тяжелого люкса»

Forbes
«Яндекс — российская Кремниевая долина»: Аркадий Волож о самой перспективной области в IT и новой магии «Яндекс — российская Кремниевая долина»: Аркадий Волож о самой перспективной области в IT и новой магии

Аркадий Волож — о том, какой новый глобальный сервис Россия может подарить миру

Forbes
Путешествие по таблице элементов: от водорода до оганесона Путешествие по таблице элементов: от водорода до оганесона

Периодическая таблица считается одним из величайших достижений химической науки

Наука и жизнь
«Я рада, что не нашла свою любовь до 40» «Я рада, что не нашла свою любовь до 40»

Отсутствие постоянного партнера — больная тема для многих людей

Psychologies
«Дон Корлеоне, мне нужна справедливость»: о чем говорит первое «свободное» интервью Кирилла Серебренникова «Дон Корлеоне, мне нужна справедливость»: о чем говорит первое «свободное» интервью Кирилла Серебренникова

Интервью Кирилла Серебренникова

СНОБ
Шампунь из пластика. Как построить успешный бизнес и спасти океан Шампунь из пластика. Как построить успешный бизнес и спасти океан

Весь мир бросился на борьбу с отходами из пластика

Forbes
«Дурной пример заразителен». Автомобилистов ждет важное нововведение «Дурной пример заразителен». Автомобилистов ждет важное нововведение

О законопроекте, позволяющем обжаловать штрафы ГИБДД через интернет

РБК
«Эти 9 месяцев как 20 лет жизни»: что обрел в кругосветном путешествии основатель Qiwi «Эти 9 месяцев как 20 лет жизни»: что обрел в кругосветном путешествии основатель Qiwi

Основатель и совладелец Qiwi вернулся в Москву после девятимесячного путешествия

Forbes
Вышел сухим из воды Вышел сухим из воды

Писатель Бен Маркус испытал на себе все прелести водного голодания

GQ
Открыть в приложении