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

Яснотка пугающая и беззащитная Яснотка пугающая и беззащитная

Яснотка — красивая и опасная

Наука и жизнь
«Поделилась своими страхами»: Меган Маркл ошеломила девочек в Нидерландах «Поделилась своими страхами»: Меган Маркл ошеломила девочек в Нидерландах

Герцогиня Сассекская совершила тайный визит в подростковый центр

VOICE
Наследник без престола Наследник без престола

Долгие годы Павел ждал корону, являясь законным наследником трона

Дилетант
Повышенная чувствительность зубов Повышенная чувствительность зубов

Гиперестезия – повышенная чувствительность зубов. С ней можно бороться

Здоровье
А был ли путч? А был ли путч?

Как популярный военный предотвратил заговор, которого, возможно, не было

Дилетант
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
С распахнутыми глазами С распахнутыми глазами

Говоря о Вальтере Скотте, мы часто употребляем слово «первый»

Дилетант
Молот для суперконтинента Молот для суперконтинента

Почему суперконтитент Пангея каждый раз раскалывался?

Наука
Как нумерология помогает найти свой жизненный путь Как нумерология помогает найти свой жизненный путь

Значение нумерологии в жизни людей нельзя недооценивать

VOICE
Топ-5 летних проблем с ногами Топ-5 летних проблем с ногами

Какие несовершенства мешают нам носить сандалии и как с ними бороться?

Лиза
Три молочных зуба из испанской пещеры оказались неандертальскими Три молочных зуба из испанской пещеры оказались неандертальскими

Они принадлежали детям, жившим около 45–42 тысяч лет назад

N+1
Три корзины с недоношенными младенцами. Как начиналась неонатальная терапия Три корзины с недоношенными младенцами. Как начиналась неонатальная терапия

История инкубаторов для младенцев

ТехИнсайдер
«Я хочу принести пользу своему народу»: как живут индейцы Сери в Мексике «Я хочу принести пользу своему народу»: как живут индейцы Сери в Мексике

Жизнь племени Сери неразрывно связана с его традициями

Вокруг света
Изобретение советских физиков может обеспечить энергией весь мир на миллионы лет Изобретение советских физиков может обеспечить энергией весь мир на миллионы лет

Неисчерпаемая энергия у нас прямо под ногами, только непонятно, как ее достать

ТехИнсайдер
Белка и Стрелка отправились на орбиту не одни: 5 фактов об удивительном полете животных в космос Белка и Стрелка отправились на орбиту не одни: 5 фактов об удивительном полете животных в космос

Все секреты легендарного полета Белки и Стрелки

ТехИнсайдер
Как распознать тирана в отношениях: как они ведут себя в семье Как распознать тирана в отношениях: как они ведут себя в семье

Психолог назвала признаки домашнего тирана и рассказала, как избежать опасности

Psychologies
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
Иракская Атлантида: обмелевший Тигр открыл мегаполис бронзового века Иракская Атлантида: обмелевший Тигр открыл мегаполис бронзового века

Три тысячелетия назад здесь кипела торговля, а сейчас это дно водохранилища

Вокруг света
Как энергетики влияют на нас и почему после их употребления наступает упадок сил? Как энергетики влияют на нас и почему после их употребления наступает упадок сил?

Опасны ли энергетики? И что происходит в организме при их употреблении?

ТехИнсайдер
Верю не верю Верю не верю

Для чего нам нужно критическое мышление и как им пользоваться?

Новый очаг
Не бесстыжие: 12 невероятных фактов о рыжих — все чистая правда Не бесстыжие: 12 невероятных фактов о рыжих — все чистая правда

Рыжие действительно сильно отличаются от тех, чьи волосы от другого цвета

VOICE
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
Дочь Нила: как феминистка Дориа Шафик боролась с диктаторским режимом в Египте Дочь Нила: как феминистка Дориа Шафик боролась с диктаторским режимом в Египте

Дориа Шафик требовала избирательных прав для женщин в Египте

Forbes
Дело Бейлиса и миф об иудейском заговоре в России начала XX века. Отрывок из книги Дело Бейлиса и миф об иудейском заговоре в России начала XX века. Отрывок из книги

Отрывок из истории, которая стала символом пугающей силы лжи

СНОБ
Великий музыкальный Великий музыкальный

«Эннио. Маэстро»: фильм о главном композиторе в истории кино

Weekend
Вместо Хургады — в полицию: 5 ходовых способов обмана россиян при покупке билетов Вместо Хургады — в полицию: 5 ходовых способов обмана россиян при покупке билетов

Как не попасться на уловки мошенников при планировании путешествия?

Вокруг света
Неудобные вопросы гинекологу Неудобные вопросы гинекологу

Самые распространенные проблемы, которые волнуют женщин

Лиза
«Сколково»: инновации, бизнес, государство «Сколково»: инновации, бизнес, государство

Инновации, бизнес, государство – три вершины, в центре которых – фонд «Сколково»

ТехИнсайдер
9 серьезных катастроф, случившихся по вине конструкторов: самые страшные события в истории 9 серьезных катастроф, случившихся по вине конструкторов: самые страшные события в истории

Человечество ошибается – и делает это отнюдь не редко

ТехИнсайдер
Музыка на кончиках пальцев: раскрываем тайны выдающихся пианистов Музыка на кончиках пальцев: раскрываем тайны выдающихся пианистов

Раскрываем тайны выдающихся людей

Вокруг света
Открыть в приложении