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

Вот сбитень! Вот горячий! Вот сбитень! Вот горячий!

Сбитень-сбитенёк — пьёт его щеголёк, пьёт-попивает, сам похваливает…

Наука и жизнь
Марина Краснова Марина Краснова

СЕО Вконтакте Марина Краснова — как развивается платформа, которой уже 16 лет?

Собака.ru
Во всем мире Во всем мире

Новое солнце Абу-Даби, индийская встреча на орбите и другие события мира

Знание – сила
У детей ямников из Южного Приуралья обнаружили метастатический рак и цингу У детей ямников из Южного Приуралья обнаружили метастатический рак и цингу

Ученые исследовали останки из двух погребений IV тысячелетия до нашей эры

N+1
Из стали и дерева Из стали и дерева

Оружие участников битв 1066 года: при Гастингса и на Стэмфордском мосту

Дилетант
Что делать, если вы случайно прикоснулись к борщевику? 5 вопросов о токсичном растении Что делать, если вы случайно прикоснулись к борщевику? 5 вопросов о токсичном растении

Как бороться с борщевиком на даче и может ли растение быть полезным

ТехИнсайдер
Как правильно загорать Как правильно загорать

Как выбрать солнцезащитный крем?

Maxim
Отец-тиран, безжалостный бизнесмен, растратчик: кем был медиамагнат Роберт Максвелл Отец-тиран, безжалостный бизнесмен, растратчик: кем был медиамагнат Роберт Максвелл

Вспоминаем историю медиамагната Роберта Максвелла

Forbes
«Глазами альбатроса»: Ученый отправляется в путешествие, чтобы понаблюдать за жизнью альбатросов «Глазами альбатроса»: Ученый отправляется в путешествие, чтобы понаблюдать за жизнью альбатросов

Атолл Мидуэй лежит в томном одиночестве в центре северной части Тихого океана

N+1
Виноваты гаджеты: 5 способов остановить появление второго подбородка Виноваты гаджеты: 5 способов остановить появление второго подбородка

Какая связь между появлением второго подбородка и увлечением гаджетами?

VOICE
Все возрасты женской сексуальности Все возрасты женской сексуальности

Как женская сексуальность меняется в течение всей жизни?

Psychologies
В Ростове, где встречают нас событья В Ростове, где встречают нас событья

Сериал «ЮЗЗЗ»: шекспировские страсти в Южном федеральном округе

Weekend
Валерия: Валерия:

Валерия откровенно рассказывает о своей жизни

Коллекция. Караван историй
Над волнами – на электричестве Над волнами – на электричестве

RaceBird специально разработан для скоростных гонок

ТехИнсайдер
История крупнейшего ограбления поезда начала XX века История крупнейшего ограбления поезда начала XX века

Масштабная операция по ограблению почтового поезда в императорской России

СНОБ
Франц Кафка — гений, уверенный в собственном крахе Франц Кафка — гений, уверенный в собственном крахе

3июня 1924 года в санатории под Веной умер Франц Кафка

Правила жизни
IT на кухне, в медицине и моде: как живет российский инновационный бизнес IT на кухне, в медицине и моде: как живет российский инновационный бизнес

В вечной битве «человек или машина» пока побеждает дружба

РБК
Белые медведи с юго-востока Гренландии из-за нехватки морского льда перешли на пресный Белые медведи с юго-востока Гренландии из-за нехватки морского льда перешли на пресный

Как белые медведи приспосабливаются к глобальному потеплению?

N+1
Физики смоделировали лавину из фруктов на прилавке Физики смоделировали лавину из фруктов на прилавке

Физики исследовали образование лавин в монослое сфер в наклоненном лотке

N+1
Не сломать биомашину: как менеджерам и предпринимателям перестать выгорать Не сломать биомашину: как менеджерам и предпринимателям перестать выгорать

Как выработанные привычки помогают не выгорать

Forbes
Султан Лагучев: «Слава — это психологически трудно» Султан Лагучев: «Слава — это психологически трудно»

Певец рассказал о том, какой стала его жизнь после выхода хита «Горький вкус»

ЖАРА Magazine
Мифы о пиве, в которые все верят Мифы о пиве, в которые все верят

Заблуждения о пиве — это скверно, но не опасно

Maxim
Хетти Грин. Ведьма с Уолл-Стрит Хетти Грин. Ведьма с Уолл-Стрит

В городе ее знала каждая собака, а солидные бизнесмены кланялись ей за милю

Караван историй
Как заснуть в автобусе: 5 советов от тревел-блогеров Как заснуть в автобусе: 5 советов от тревел-блогеров

Как заснуть в поездке: лайфхаки от опытных путешественников

Вокруг света
Кто меня укусил: распознаем насекомое по месту укуса Кто меня укусил: распознаем насекомое по месту укуса

Познавательный экскурс в мир укусов насекомых

ТехИнсайдер
Одна вокруг света: горный картофель и сезон дождей Одна вокруг света: горный картофель и сезон дождей

174-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: северные Анды

Forbes
Как не нервничать на собеседовании Как не нервничать на собеседовании

Как справиться с волнением на собеседование и вернуть себе контроль?

Maxim
Сицилийский галстук, испанский стыд и другие интересные выражения-иностранцы Сицилийский галстук, испанский стыд и другие интересные выражения-иностранцы

Идиомы с иностранными отсылками, которые прописались в нашем словаре

Maxim
Сомнологи о трекерах сна: что можно измерить во время сна и стоит ли доверять умным гаджетам Сомнологи о трекерах сна: что можно измерить во время сна и стоит ли доверять умным гаджетам

Как работают трекеры сна и что думают по поводу трекинга специалисты-сомнологи?

ТехИнсайдер
8 признаков обмана 8 признаков обмана

Как понять, что собеседник врет?

Лиза
Открыть в приложении