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
Все возрасты женской сексуальности Все возрасты женской сексуальности

Как женская сексуальность меняется в течение всей жизни?

Psychologies
Декабристы Декабристы

Картина Семёна Левенкова «Декабристы» — идеализация революционеров

Дилетант
Главный враг осетров – это не плотины, а браконьеры: немного интересных фактов про черную икру Главный враг осетров – это не плотины, а браконьеры: немного интересных фактов про черную икру

Покупая черную икру у официальных продавцов, вы не наносите ущерба осетрам

ТехИнсайдер
Корея против Кореи Корея против Кореи

Эту войну называют «забытой». В Советском Союзе о ней мало писали и говорили

Дилетант
Морщины: почему появляются и как правильно с ними бороться Морщины: почему появляются и как правильно с ними бороться

Скорость старения кожи зависит не только от наследственности

РБК
Жизнь в кислотных облаках Жизнь в кислотных облаках

Как могла бы выглядеть венерианская жизнь?

Наука и жизнь
Как вернуться из отпуска на работу и не сойти с ума сразу же: 6 главных правил Как вернуться из отпуска на работу и не сойти с ума сразу же: 6 главных правил

Как сохранить заряд прочности, накопленный за время отпуска?

VOICE
KF51 Panther: современный танк на базе военных машин Холодной войны KF51 Panther: современный танк на базе военных машин Холодной войны

Концепт основного боевого танка нового поколения KF51 Panther

ТехИнсайдер
Завтрак от громовой птицы: ученые раскрыли секрет древней австралийской яичницы Завтрак от громовой птицы: ученые раскрыли секрет древней австралийской яичницы

Аборигены Зеленого континента знали толк в сытной еде

Вокруг света
Заново пережить травму: что такое триггеры и как они работают Заново пережить травму: что такое триггеры и как они работают

Что такое психологические триггеры, какими они бывают, как работают

Forbes
Английские бульдоги столкнулись с болезнями в два раза чаще остальных собак Английские бульдоги столкнулись с болезнями в два раза чаще остальных собак

Внешность английских бульдогов повышает риск болезней кожи и дыхательных путей

N+1
«Невидимый мир» — кроткий и нежный фильм о школьном буллинге и сопротивлении злу «Невидимый мир» — кроткий и нежный фильм о школьном буллинге и сопротивлении злу

«Невидимый мир» — бельгийский фильм о брате и сестре, которых травят в школе

Правила жизни
Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру

Сумчатые мыши Айткена рискуют вымереть из-за бродячих кошек

N+1
Восходящий знак: почему асцедент важнее знака зодиака и как определить свой Восходящий знак: почему асцедент важнее знака зодиака и как определить свой

Рассказываем, как определить свой асцедент и что он означает

VOICE
Тахограф: что это, как пользоваться, какие штрафы Тахограф: что это, как пользоваться, какие штрафы

Строгий надсмотрщик или помощник водителя? Мнения о тахографе полярны

РБК
Сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик? Сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик?

Астрономы точно измерили расстояние до самой старой и самой дальней галактики

ТехИнсайдер
Как в детском саду: 3 секрета приготовления «того самого» омлета Как в детском саду: 3 секрета приготовления «того самого» омлета

Пышный, нежный, легкий — редкая мама могла повторить рецепт детсадовского омлета

Вокруг света
Сочетание иммунопрепарата и CAR-T-лимфоцитов сохранило жизнь мышам с онкозаболеваниями Сочетание иммунопрепарата и CAR-T-лимфоцитов сохранило жизнь мышам с онкозаболеваниями

Ученые повысили эффективность терапии CAR-T-лимфоцитами

N+1
Говорить о раке вслух: как Фонд борьбы с лейкемией ищет доноров в условиях кризиса Говорить о раке вслух: как Фонд борьбы с лейкемией ищет доноров в условиях кризиса

Почему в России не хватает доноров костного мозга

Forbes
Денис Чернов Денис Чернов

Ведущий (и первый!) режиссер культовых «Смешариков» показал премьеру года

Собака.ru
Бегунок Бегунок

Кирилл сбегал из детского дома в жару и лютый мороз

СНОБ
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
Джулиан Барнс: «Элизабет Финч». Отрывок из философского романа классика английской литературы Джулиан Барнс: «Элизабет Финч». Отрывок из философского романа классика английской литературы

Фрагмент из философского трактата обо всем на свете Джулиана Барнса

СНОБ
Гость из Японии или старожил русского бора? Гость из Японии или старожил русского бора?

Мацутаке — сосновый гриб или японский трюфель?

Наука и жизнь
Кое-что о Рене Кое-что о Рене

Совершенно необязательно проживать все в полную силу и взаправду

Караван историй
Называет истеричкой и не говорит о любви: 5 главных претензий женщин к мужчинам Называет истеричкой и не говорит о любви: 5 главных претензий женщин к мужчинам

Ты даже не представляешь, сколько претензий накапливается у женщин к мужчинам

Maxim
Беженцы, одиночество, эксплуатация: как современное документальное говорит о женщинах Беженцы, одиночество, эксплуатация: как современное документальное говорит о женщинах

Документальные ильмы о женщинах и снятые женщинами

Forbes
Виктория Портфолио Виктория Портфолио

Блогер-феномен Виктория Портфолио сделала из себя новое медиа

Собака.ru
Завтрак за ноутбуком Завтрак за ноутбуком

Привычки, которые портят домашнюю технику

Лиза
Открыть в приложении