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
Как перестроиться на правильное питание Как перестроиться на правильное питание

9 дельных советов, как изменить свой рацион

Лиза
Разумовские Разумовские

История восхождения рода Разумовских похожа на сказку

Дилетант
Жизнь вне тела: как искусственный «дом для органов» спас первого пациента Жизнь вне тела: как искусственный «дом для органов» спас первого пациента

Технология может спасти людей, рискующих не дождаться своей очереди на пересадку

Forbes
Девочки из хороших семей Девочки из хороших семей

Комиссарши — сотрудницы советских органов безопасности, лишенные жалости

Дилетант
Надвигается жара: 5 вещей, которые нужно знать водителям Надвигается жара: 5 вещей, которые нужно знать водителям

Как палящее солнце влияет на водителей и чего стоит опасаться в жару

РБК
Скульптор Пьетро Кюфферле в Петербурге Скульптор Пьетро Кюфферле в Петербурге

Какие творения скульптора Пьетро Кюфферле остались в Петербурге

Наука и жизнь
Как понять, что вас пытается обольстить социопат Как понять, что вас пытается обольстить социопат

Как понять, что ваш потенциальный партнер — социопат?

Psychologies
Это ящерица или фарш на ножках? 5 фактов об удивительном красном тегу из Аргентины Это ящерица или фарш на ножках? 5 фактов об удивительном красном тегу из Аргентины

Что едят и как живут экзотические красные ящерицы

Вокруг света
Классика для жизни Классика для жизни

«Следовать за мыслями великого человека есть наука самая занимательная»

Seasons of life
Семь марионеток Семь марионеток

Каким было правительство марионеточной «Финляндской Демократической Республики»

Дилетант
Островной инстинкт: трагедии и триумфы королевы Виктории Островной инстинкт: трагедии и триумфы королевы Виктории

Первый день правления королевы Виктории стал для нее настоящим испытанием

Вокруг света
Матиас Энар: «Ежегодный пир Погребального братства». Новый роман лауреата Гонкуровской премии Матиас Энар: «Ежегодный пир Погребального братства». Новый роман лауреата Гонкуровской премии

Отрывок из изысканного и пронзительного нового романа Матиаса Энара

СНОБ
Как остановить выпадение волос Как остановить выпадение волос

Выпадение волос — проблема, с которой можно столкнуться в любом возрасте

Maxim
Диета при панкреатите: что можно и нельзя есть. Советы экспертов Диета при панкреатите: что можно и нельзя есть. Советы экспертов

Какие ограничения панкреатит накладывает на привычный рацион?

РБК
Фитнес есть, а результата нет Фитнес есть, а результата нет

Тренировки «не работают». Почему?

Лиза
Тайна гибели шестилетней Джонбенет Рэмси: кто убил маленькую «Мисс Рождество» Тайна гибели шестилетней Джонбенет Рэмси: кто убил маленькую «Мисс Рождество»

Все были уверены: когда девочка вырастет, она станет известной моделью

VOICE
Технопарад Технопарад

Линзы с AR, новая ракета Nasa Space Launch System и запись звуков на Марсе

ТехИнсайдер
Физики достоверно увидели тетранейтрон Физики достоверно увидели тетранейтрон

Увиденный физиками тетранейтрон оказался резонансом

N+1
«Дорого заплатила за опыт»: как Василиса Волкова ушла из банка и стала ресторатором «Дорого заплатила за опыт»: как Василиса Волкова ушла из банка и стала ресторатором

Основательница S.I.D.R Group о том, как меняется гастрономический маркетинг

Forbes
Революция дилетантов: как дерматолог и юрист устроили Кубинскую революцию Революция дилетантов: как дерматолог и юрист устроили Кубинскую революцию

Как маленькая компания интеллигентов изменила жизнь целой страны

Вокруг света
Сапсари Сапсари

Сапсари — удивительные собаки из Кореи

Weekend
Вентилятор компьютера начал дребезжать: как решить проблему Вентилятор компьютера начал дребезжать: как решить проблему

Как избавиться от шума и вдохнуть новую жизнь в вентилятор

CHIP
Лошади из мавзолея Цинь Шихаунди оказались высокими взрослыми самцами Лошади из мавзолея Цинь Шихаунди оказались высокими взрослыми самцами

Для погребального ритуала первого императора Цинь отбирались высокие жеребцы

N+1
4 гигиенические привычки, которые могут навредить вашему здоровью 4 гигиенические привычки, которые могут навредить вашему здоровью

Почему гигиенические ритуалы не делают нас здоровее

Psychologies
Королева Виктория и царь зулусов: самый странный брак в истории Виндзоров Королева Виктория и царь зулусов: самый странный брак в истории Виндзоров

В XIX веке королева Великобритании Виктория стала женой африканского царя

VOICE
Человек момента: как Геннадий Бурбулис изменил историю России Человек момента: как Геннадий Бурбулис изменил историю России

Геннадий Бурбулис был гением политической интуиции

Forbes
Китайская домохозяйка 10 лет писала в Википедии фейковые статьи о России: что это было? Китайская домохозяйка 10 лет писала в Википедии фейковые статьи о России: что это было?

Миллионы китайцев верили в существование серебряного рудника Кашин в России

Psychologies
Российские физики рекордно разогрели плазму в сферическом токамаке «Глобус-М2» Российские физики рекордно разогрели плазму в сферическом токамаке «Глобус-М2»

Физики нагрели в «Глобуск-М2» дейтериевую плазму до очень высокой температуры

N+1
От ужаса колотится сердце: 5 самых страшных в мире фильмов От ужаса колотится сердце: 5 самых страшных в мире фильмов

Фильмы, заставляющие сердце выскакивать из груди

Вокруг света
Открыть в приложении