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
«Меня изнасиловали!»: принц Эндрю столкнулся с новыми обвинениями жертвы друга-педофила «Меня изнасиловали!»: принц Эндрю столкнулся с новыми обвинениями жертвы друга-педофила

Сын британской королевы еще больше погряз в громком сексуальном скандале

VOICE
Версальское унижение Версальское унижение

Документ, подписанный в 1919 году в Версале, положил конец Первой мировой войне

Дилетант
Оригинальная история. В поисках утраченной семьи и гармонии в отношениях Оригинальная история. В поисках утраченной семьи и гармонии в отношениях

Насколько отношения с семьей формируют взрослого человека?

СНОБ
Нейтрино ловят на глубине Нейтрино ловят на глубине

Как выглядят современные нейтринные детекторы

Наука и жизнь
Оксана Акиньшина Оксана Акиньшина

Актриса Оксана Акиньшина — о ролях и актерско-режиссерском союзе с Козловским

Собака.ru
«Слово фюрера в каждый дом» «Слово фюрера в каждый дом»

Главным орудием нацистской пропаганды в Третьем рейхе было радио

Дилетант
Легко ли быть молодым: 5 книг ко Дню молодежи Легко ли быть молодым: 5 книг ко Дню молодежи

Книги, которые помогут молодым людям сориентироваться в жизни, лучше понять себя

ТехИнсайдер
Анастасия Ефимова: «Если тратить свою энергию на обиды, тогда ее не останется больше ни на что» Анастасия Ефимова: «Если тратить свою энергию на обиды, тогда ее не останется больше ни на что»

Отельер Анастасия Ефимова – о гостеприимстве и духе времени

СНОБ
«Женихи хотела»: почему советские девушки заводили романы с военнопленными «Женихи хотела»: почему советские девушки заводили романы с военнопленными

Женщины времен войны обращали внимание на иностранцев, попавших в лагеря

VOICE
Древнейшие останки домашних кур обнаружили в Таиланде Древнейшие останки домашних кур обнаружили в Таиланде

Археологи разобрались в процессе одомашнивания кур

N+1
«Детям необходимо жить в семье»: как устроен процесс усыновления в России «Детям необходимо жить в семье»: как устроен процесс усыновления в России

Рассказываем об актуальной ситуации с сиротством в России

Forbes
«Живописец душ» Фальконеса: гимн Барселоне XX века и летопись человеческих страстей «Живописец душ» Фальконеса: гимн Барселоне XX века и летопись человеческих страстей

Отрывок из романа Ильдефонсо Фальконеса «Живописец душ»

Forbes
Кто придумал заправлять одеяло под матрас и главное зачем? Ответ вас удивит Кто придумал заправлять одеяло под матрас и главное зачем? Ответ вас удивит

Заправлять одеяло под матрас — это традиция, пришедшая из Франции и Англии

ТехИнсайдер
Унесенные ветром эпох: что мы на самом деле знаем о готах Унесенные ветром эпох: что мы на самом деле знаем о готах

От слова «готы» веет духом загадочности

Вокруг света
Найден способ заставить комаров не взрослеть. Зачем это нужно ученым? Найден способ заставить комаров не взрослеть. Зачем это нужно ученым?

Ученые научились оставлять комаров «вечными детьми»

Вокруг света
Железная река Сибири: как Транссибирская магистраль изменила Россию Железная река Сибири: как Транссибирская магистраль изменила Россию

Постройка Транссибирской магистрали была подвигом

Вокруг света
В год около 100 переездов: 10 фактов, которые удивляют в жизни оленеводов на Ямале В год около 100 переездов: 10 фактов, которые удивляют в жизни оленеводов на Ямале

Представители малых народов совмещают традиции и современные технологии

Вокруг света
8 способов зарядиться энергией природы 8 способов зарядиться энергией природы

Природа особенно хороша тогда, когда мы познаем ее на чувственном уровне

Psychologies
Уголовная ревизия: почему пора изменить отношение власти к бизнесу Уголовная ревизия: почему пора изменить отношение власти к бизнесу

Нельзя заниматься импортозамещением, когда предпринимательство затухает

Forbes
Как отличить ежевику от шелковицы: вы постоянно путаете эти ягоды Как отличить ежевику от шелковицы: вы постоянно путаете эти ягоды

Эти простые советы помогут отличить ежевику от шелковицы

ТехИнсайдер
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
На курьих ножках и у чёрта в решете: как строили деревянные дома на Руси На курьих ножках и у чёрта в решете: как строили деревянные дома на Руси

Одним из самых уважаемых занятий в прошлом считалось плотницкое дело

Вокруг света
Хотите разозлить самца мыши? Вам нужен банан Хотите разозлить самца мыши? Вам нужен банан

Ученые выяснили, почему запах тропического фрукта заставляет грызунов нервничать

Вокруг света
Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены

Какие электромобили можно купить по цене новой Lada Vesta

РБК
Математик — о том, зачем идти в науку и как себя вести молодому ученому Математик — о том, зачем идти в науку и как себя вести молодому ученому

Почему наука — это потребность, а не вопрос выбора

РБК
Свободное падение Свободное падение

Как купающиеся марсельские докеры вдохновили на революционные изменения

Вокруг света
6 хитростей, которые помогут сделать белье мягким без кондиционера 6 хитростей, которые помогут сделать белье мягким без кондиционера

Подручные тоже смогут сделать вещи мягкими и без всякой небезопасной химии!

Лиза
5 советов, которые помогут выспаться, даже если вы мало спите 5 советов, которые помогут выспаться, даже если вы мало спите

Качество сна не менее важно, чем его количество

ТехИнсайдер
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
Открыть в приложении