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

То навзничь, то ничком То навзничь, то ничком

Сколько загадок таится в удивительном слове…

Наука и жизнь
Почему вообще не хочется отношений с противоположным полом: 5 причин Почему вообще не хочется отношений с противоположным полом: 5 причин

Если вам не хочется отношений, это нормально

Psychologies
Как стать святым и «именем России» Как стать святым и «именем России»

Почему Александр Невский стал главным персонажем пантеона национальных героев?

Дилетант
После расставания: работа над ошибками После расставания: работа над ошибками

Как беречь то, что так дорого?

Psychologies
Бей и беги Бей и беги

Играть в бейсбол может любой. Как минимум, там, где нужно подавать и выбивать

Вокруг света
Что мужчинам не нравилось в женщинах почти сто лет назад Что мужчинам не нравилось в женщинах почти сто лет назад

Мужских претензий к девушкам в 1945 году набралось на целую книгу

Maxim
Динозавры вымерли, а он остался Динозавры вымерли, а он остался

Это растение мы с ребятами нашли под вечер, в старом заброшенном парке

Наука и жизнь
Что читать летом: 10 новых книг о том, как мы живем сегодня Что читать летом: 10 новых книг о том, как мы живем сегодня

Книги, которые помогут объяснить сегодняшний день или найти в нем свое место

Правила жизни
Украденная жизнь: история Джейси Дьюгард, которая провела 18 лет в плену у маньяка Украденная жизнь: история Джейси Дьюгард, которая провела 18 лет в плену у маньяка

Семья Дьюгард перебралась в Калифорнию, считая, что этот штат самым спокойный

VOICE
Энергетическая коллекция Энергетическая коллекция

Высокотехнологичное будущее российской энергетики и 11 ярких его примеров

ТехИнсайдер
Этот шар пора сдувать Этот шар пора сдувать

Можно ли избежать увеличения веса и вздутия живота во время месячных

Лиза
«Медвежья болезнь»: как кишечник командует нашим поведением и настроением «Медвежья болезнь»: как кишечник командует нашим поведением и настроением

Оказывается, вовсе не мозг и не желудок требуют от нас купить шоколадку

Psychologies
Почему мы остаемся с нелюбимыми: 5 нелепых отговорок Почему мы остаемся с нелюбимыми: 5 нелепых отговорок

Как мы сами для себя оправдываем решение остаться с нелюбимыми?

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

Строгий надсмотрщик или помощник водителя? Мнения о тахографе полярны

РБК
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
Что не смогла предсказать Ванга: история любви ясновидящей Что не смогла предсказать Ванга: история любви ясновидящей

В жизни Ванги было трое мужчин, но отношения с ними не сделали ее счастливой

VOICE
Мелочи, которые ты мог не заметить в фильме «Форрест Гамп» Мелочи, которые ты мог не заметить в фильме «Форрест Гамп»

Феноменальная любовь к деталям в фильме «Форрест Гамп»

Maxim
Краб-сафари и «охота» за китами: чем заняться в глэмпинге «Китовый берег» Краб-сафари и «охота» за китами: чем заняться в глэмпинге «Китовый берег»

Рассказываем, как устроен единственный в Заполярье круглогодичный глэмпинг

РБК
«Роль самого благородного человека на свете». Отрывок из книги о Киану Ривзе «Роль самого благородного человека на свете». Отрывок из книги о Киану Ривзе

Отрывок из книги-исследования о феномене актера Киану Ривза

СНОБ
Отрывок из новой книги Сергея Минаева «Бунт и смута на Руси» Отрывок из новой книги Сергея Минаева «Бунт и смута на Руси»

Пять историй о крещении Руси, опричнине и смуте, декабристах и Распутине

СНОБ
Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества 15 зубов парантропов Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества 15 зубов парантропов

Палеоантропологи исследовали зубы, обнаруженные в комплексе пещер Дримолен

N+1
Строим автомобиль для ралли-рейда: зачем спорткарам нужен каркас безопасности и каким он должен быть Строим автомобиль для ралли-рейда: зачем спорткарам нужен каркас безопасности и каким он должен быть

Как построить каркас безопасности для спортивных классов N2?

ТехИнсайдер
Как сделать бомбочку для ванны своими руками: пошаговая инструкция Как сделать бомбочку для ванны своими руками: пошаговая инструкция

Почему бы не попробовать сделать бомбочку для ванны в домашних условиях?

VOICE
Загадка «русской Рапунцель»: что сгубило супермодель Руслану Коршунову Загадка «русской Рапунцель»: что сгубило супермодель Руслану Коршунову

Почему «русская Рапунцель» Руслана Коршунова решила, что больше не хочет жить?

VOICE
Ученые ищут методы борьбы с заиканием. Успехи пока скромные Ученые ищут методы борьбы с заиканием. Успехи пока скромные

Возможно ли вылечить заикание?

ТехИнсайдер
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
Как одеваться, чтобы тебя не обчистили: объясняют сами карманники Как одеваться, чтобы тебя не обчистили: объясняют сами карманники

Как должен быть одет человек, чтобы у него было невозможно вытащить бумажник?

Maxim
Как снять боль, если вы обожгли язык: 8 проверенных методов Как снять боль, если вы обожгли язык: 8 проверенных методов

Обжечь язык легко, но как справиться с этой болью?

ТехИнсайдер
Коллаборация Daya Bay перевыполнила план по точности измерения смешивания антинейтрино Коллаборация Daya Bay перевыполнила план по точности измерения смешивания антинейтрино

Физики изучают вопрос асимметрии между веществом и антивеществом во Вселенной

N+1
Ищу себя, найду не скоро: сложности отношений с Ищу себя, найду не скоро: сложности отношений с

Непризнанный гений — это 1% вдохновения и 99% жалоб на непонимание окружающих

VOICE
Открыть в приложении