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
Разные, но равные: ученые по ДНК восстановили внешность живших 1700 лет назад корейцев Разные, но равные: ученые по ДНК восстановили внешность живших 1700 лет назад корейцев

Местное население Корейского полуострова было очень разнообразным

Вокруг света
«У нас хватило ума…» «У нас хватило ума…»

Как завершалась холодная война между СССР и США?

Дилетант
К сезону мини к сезону готова К сезону мини к сезону готова

Как сделать ноги стройными с помощью питания, упражнений и полезных привычек

Лиза
Время Кассиопеи. Осеннее небо Время Кассиопеи. Осеннее небо

Что можно наблюдать на звездном небе осенью

Наука и жизнь
Навыки выживания: что делать, если вы заблудились в лесу Навыки выживания: что делать, если вы заблудились в лесу

Советы эксперта, которые могут спасти вам жизнь

Вокруг света
«Макаки с коекаками» «Макаки с коекаками»

Информационная война шла на всём протяжении реальной Русско-японской войны

Дилетант
Пора смотреть корейское кино: 11 отличных азиатских фильмов, которые стоит увидеть всем Пора смотреть корейское кино: 11 отличных азиатских фильмов, которые стоит увидеть всем

11 киношедевров Южной Кореи

Правила жизни
Твои натуральные локоны: все, что нужно знать о кудрявом методе Твои натуральные локоны: все, что нужно знать о кудрявом методе

Устала бороться с непослушными волосами, пытаясь их выпрямить?

VOICE
В миллион раз быстрее: перевернет ли возможности интернета новый рекорд скорости В миллион раз быстрее: перевернет ли возможности интернета новый рекорд скорости

Японские ученые продемонстрировали рекордную скорость передачи данных

Forbes
Меньше мяса? Это просто Меньше мяса? Это просто

Как безопасно для здоровья исключить мясо из рациона

Новый очаг
Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд

Братья-миллиардеры превратили Stripe в один из самых прибыльных стартапов

Forbes
Почему распадается брак: 9 глубинных причин Почему распадается брак: 9 глубинных причин

Девять самых частых причин, приводящих к кризису отношений

Psychologies
Почему он не женится: женскую точку зрения комментируют мужчины Почему он не женится: женскую точку зрения комментируют мужчины

Почему мужчины не стремятся делать предложения руки и сердца?

Psychologies
Осознанное потребление в погоне за новыми моделями устройств: как работают сервисы аренды и лизинга гаджетов Осознанное потребление в погоне за новыми моделями устройств: как работают сервисы аренды и лизинга гаджетов

Насколько выгодно пользоваться сервисами аренды и лизинга гаджетов?

ТехИнсайдер
Безупречный газон и морозостойкие розы: создаем на своем участке сад в английском стиле Безупречный газон и морозостойкие розы: создаем на своем участке сад в английском стиле

Как придать саду британский колорит?

Вокруг света
Вы расстались: как улучшить сценарий будущих отношений? Вы расстались: как улучшить сценарий будущих отношений?

Как не попасть в капкан повторяющегося сценария отношений

Psychologies
«Считаю себя некрасивой»: нормально ли это? «Считаю себя некрасивой»: нормально ли это?

Как увидеть и открыть истинную красоту в себе?

Psychologies
Генрих Остерман: как немецкий дуэлянт стал серым кардиналом Анны Оиоанновны Генрих Остерман: как немецкий дуэлянт стал серым кардиналом Анны Оиоанновны

Из-за какой-то драки, шестнадцатилетний студент стал первым министром России

ТехИнсайдер
Эксперт рассказал, как правильно экономить на электроэнергии Эксперт рассказал, как правильно экономить на электроэнергии

Самые простые и универсальные способы экономии от эксперта

ТехИнсайдер
Художница Оля Австрейх — о хоррорах, карнавале и двоемирии наших дней Художница Оля Австрейх — о хоррорах, карнавале и двоемирии наших дней

Художница Оля Австрейх — почему прекрасные дамы не те, кем кажутся

РБК
Как совершенствовался легендарный спорткар: история версий Porsche 911 Как совершенствовался легендарный спорткар: история версий Porsche 911

Почему Porsche 911 является эксклюзивным спорткаром?

ТехИнсайдер
Фридрих Паулюс: как сложилась судьба первого плененного немецкого фельдмаршала Фридрих Паулюс: как сложилась судьба первого плененного немецкого фельдмаршала

Фридрих Паулюс стал первым немецким фельдмаршалом, взятым в плен на поле боя

ТехИнсайдер
«Fashionopolis: Цена быстрой моды и будущее одежды». Какой урон наносит планете бездумное потребление «Fashionopolis: Цена быстрой моды и будущее одежды». Какой урон наносит планете бездумное потребление

Фрагмент книги «Fashionopolis: Цена быстрой моды и будущее одежды»

N+1
Пункт назначения для женщин: как борются с домашним насилием в Северной Осетии Пункт назначения для женщин: как борются с домашним насилием в Северной Осетии

Как столица Северной Осетии стала пунктом спасения для женщин

Forbes
Держим дистанцию Держим дистанцию

Как сохранить отношения на расстоянии

Лиза
К вам санитары, мистер Андерсон К вам санитары, мистер Андерсон

Писатель Александр Цыпкин о наших цифровых аватарах

СНОБ
Что делать, если машина сломалась в дороге: лайфхаки на случай внезапных ЧП Что делать, если машина сломалась в дороге: лайфхаки на случай внезапных ЧП

Как выполнить срочный ремонт, чтобы доехать до ближайшего автосервиса

Вокруг света
Разговорная речь заставила выбрать между умными словами и сложными предложениями Разговорная речь заставила выбрать между умными словами и сложными предложениями

Оказалось, что чем проще используемые в речи слова, тем сложнее грамматика

N+1
Польза клубники: 5 главных фактов и советы врачей Польза клубники: 5 главных фактов и советы врачей

Клубника — вкусная и полезная ягода, из которой можно сделать домашнюю косметику

РБК
Открыть в приложении