Последним сдался килограмм

В Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии

Наука и жизньНаука

Последним сдался килограмм

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Французская гравюра, около 1800 года, иллюстрирующая метрическую систему мер: 1 — литр; 2 — грамм; 3 — метр; 4 — ар (100 м2); 6 — стер (эквивалент 1 м3, определялся по объёму определённым образом сложенных деревянных брусков). Любопытно, что на пятом месте затесалась денежная единица — франк, так как параллельно была сделана попытка реформы запутанной денежной системы введением в ней десятичного деления. Иллюстрация: L. F. Labrousse/PD

16 ноября 2018 года в Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии. Последняя из основных единиц системы СИ — килограмм — лишилась своего материального воплощения. Теперь килограмм будет определяться не платиново-иридиевой «гирькой», а сверхточным значением фундаментальной постоянной Планка и сложным измерительным устройством, известным как весы Киббла. О хронике революции и о том, как теперь взвесить килограмм, наш рассказ.

На пути к системе единиц

Человек занимался измерениями с древних времён. Это было нужно для строительства, изготовления изделий, торговли и планирования деятельности. Каждое государство изобретало свои меры. Ещё полтора века назад в нашей стране размеры мерили вершками, пядями и аршинами, массу — фунтами и пудами, а в качестве мер объёма жидкости можно было встретить чарки и вёдра. В Великобритании до сих пор в ходу дюймы, футы, фунты и пинты.

Потребность в единой системе мер существовала всегда, но со стремительным развитием науки и техники в Новое время она стала просто жизненно необходимой. Интенсивный обмен знаниями и технологиями требовал всё более точных измерений. На революцию в метрологии учёных, видимо, подвиг дух Великой французской революции. В 1795 году во Франции государство официально приняло так называемую метрическую систему мер, базирующуюся на мерах длины и массы.

Для универсальности все введённые меры были привязаны к природным объектам, казавшимся тогда одинаковыми повсюду. Единица длины — метр приравнивался к одной сорокамиллионной доле длины парижского меридиана. Единицу массы — грамм — определили как массу кубического сантиметра воды при 4оС, когда вода имеет наибольшую плотность, а секундой назвали 1/86 400 суток (24 часа по 60 минут из 60 секунд как раз дают 86 400 секунд).

Но наша планета — не шар, к тому же вращается она неравномерно. А вода содержит различные примеси, влияющие на результаты измерений. Поэтому во второй половине XIX века было решено задать меры длины и массы посредством эталонов. В 1875 году в Париже семнадцать стран, включая Россию, подписали Метрическую конвенцию, согласно которой создавались эталоны массы и длины. Их оригиналы должны были храниться в штаб-квартире Международного бюро мер и весов в пригороде Парижа — Севре. А метрологические организации участников конвенции получали точные копии эталонов.

Так родилась современная система мер, которая на сегодняшний день распространена на большей части земного шара. Для её совершенствования с тех пор раз в четыре года в Севре собираются Генеральные конференции по мерам и весам. Любопытно, что в России закон о необязательном использовании метрической системы, проект которого подготовил Д. И. Менделеев, появился лишь в 1899 году, а обязательной она стала лишь после революции, в 1918 году.

Надо сказать, что самый первый эталон длины и массы был изготовлен из платины ещё в 1799 году. Последние варианты сделаны в 1889 году из сплава платины (90%) и иридия (10%). Выбор материала обусловлен химической устойчивостью сплава. Эталон массы выполнен в форме цилиндра с равными высотой и диаметром (чуть более 39 мм). Этим достигалась наименьшая площадь его поверхности и, соответственно, износ. Находится эталон под вакуумным колпаком в комнате, доступ в которую имеют только три человека. Причём, чтобы попасть в неё, они должны одновременно вставить все три имеющихся у них ключа. Первый ключ находится у директора Международного бюро мер и весов, второй — у председателя Международного комитета мер и весов, а третий хранится в Архиве Франции. Эталон длины до 1960 года имел вид Х-образной линейки.

Стремительное развитие новых научных направлений в XIX — начале XX века привело к введению в оборот большого числа новых единиц измерений и нескольких их систем, таких как СГС (1861), МКСА (1901) и других. К середине ХХ века возникла необходимость стандартизировать и упростить сложившуюся сложную совокупность систем и внесистемных единиц в соответствии с современными требованиями. И в 1960 году 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц СИ (SI, от французского Le Système International d’Unités). В неё вошли шесть величин, считающихся основными: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура и сила света. Седьмая единица — количество вещества — моль добавлена в 1971 году. Все остальные физические величины стали производными, то есть определяемыми через основные единицы по соответствующим физическим законам.

Возросшие требования к точности измерений уже тогда привели к тому, что метр первым потерял своё «предметное» воплощение. Он стал равным 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Дикобразы» лугов и лесных полян «Дикобразы» лугов и лесных полян

Пожалуй, нет на наших лугах более колючих трав, чем бодяки и чертополохи

Наука и жизнь, август'19
Арктика: потепление Арктика: потепление

Полярные льды могут исчезнуть быстрее, чем вы думаете

National Geographic, сентябрь'19
Третий путь атомной энергетики Третий путь атомной энергетики

В Курчатовском институте завершается модернизация токамака Т-15

Популярная механика, сентябрь'19
«Я ничего не успеваю!» Как с этим бороться? «Я ничего не успеваю!» Как с этим бороться?

Рекомендации для тех, кто устал проигрывать в неравных схватках со временем

Psychologies, июнь'19
Как правильно красить брови тенями: 10 хитрых приемов от визажиста Как правильно красить брови тенями: 10 хитрых приемов от визажиста

Брови задают тон любого образа

Лиза, июнь'19
Венсан Кассель Венсан Кассель

Венсан Кассель – экзотическое сочетание галантности и бесцеремонности

Psychologies, июль'19
Почему нужно ехать на выставку Марка Ротко в Вену Почему нужно ехать на выставку Марка Ротко в Вену

Журналистка Елена Стафьева побывала на венской выставке Марка Ротко

РБК, июнь'19
Прорыв будет там, где больше дозволено: зачем Китаю сомнительные эксперименты с геномом человека Прорыв будет там, где больше дозволено: зачем Китаю сомнительные эксперименты с геномом человека

Китай активно занимается генетическим редактированием

Forbes, июнь'19
Ключ к здоровью Ключ к здоровью

Какие суперфуды обязательно должны быть в рационе

StarHit, июнь'19
Приплыли. 8 исторических причалов московского центра Приплыли. 8 исторических причалов московского центра

О прошлом и настоящем речных трамвайчиков в Москве

СНОБ, июнь'19
Гоша Рубчинский и Gucci, арт и андеграунд в Берлине. Как искусство влияет на моду Гоша Рубчинский и Gucci, арт и андеграунд в Берлине. Как искусство влияет на моду

Forbes Life побывал на фестивале Reference Berlin

Forbes, июнь'19
Серьезная крыша Серьезная крыша

Игорь Рыбаков начинает инвестировать в организацию чемпионатов мира по шахматам

Tatler, июль'19
Искусство: Егор Крафт Искусство: Егор Крафт

Как создаются дивный новый мир и искусство будущего

Собака.ru, июнь'19
Вырастет хорошим человеком: какие качества нужно развивать у ребенка Вырастет хорошим человеком: какие качества нужно развивать у ребенка

Поверь, без этих базовых вещей ребенку будет очень нелегко во взрослой жизни

Лиза, июнь'19
«Вишенка на торте» питерского форума. О чем говорят истории Ивана Голунова и Майкла Калви «Вишенка на торте» питерского форума. О чем говорят истории Ивана Голунова и Майкла Калви

ПМЭФ на этот раз оказался обессмысленным тем фоном, на котором проходил

Forbes, июнь'19
Как победить аллергию с помощью гаджета: проверяем на себе Как победить аллергию с помощью гаджета: проверяем на себе

Тест очистителя воздуха Dyson Pure Hot+Cool на настоящих аллергиках

Популярная механика, июнь'19

Рано или поздно любой крутой рэпер решает выпустить наушники под своим брендом

Популярная механика, июнь'19
Infiniti QX60: Прибавка мощности Infiniti QX60: Прибавка мощности

Внешность у Infiniti Qx60 привычная, вместительность – на зависть конкурентам

АвтоМир, июнь'19
“Боксерские залы в России выглядят очень модно” “Боксерские залы в России выглядят очень модно”

Рой Джонс побывал на петербургском Кубке губернатора

Men’s Health, июль'19
В центре Москвы готовится к открытию первый в России Curio Collection by Hilton В центре Москвы готовится к открытию первый в России Curio Collection by Hilton

Новый пятизвездочный Chekhoff Hotel Moscow

Cosmopolitan, июнь'19
Принять свое одиночество Принять свое одиночество

Какие шаги можно предпринять, чтобы изменить и свое состояние, и саму ситуацию

Psychologies, июнь'19
Сколько стоит Gram: «Атон» назвал цену криптовалюты от Дурова Сколько стоит Gram: «Атон» назвал цену криптовалюты от Дурова

Детали предложения компании «Атон» для инвесторов в криптовалюту Gram

Forbes, июнь'19
Новые виды мошенничества в интернете и по телефону: не дай себя обмануть Новые виды мошенничества в интернете и по телефону: не дай себя обмануть

Как не дать себя обмануть при новых видах мошенничества

Лиза, июнь'19
Почему империя Марка Цукерберга должна умереть? Почему империя Марка Цукерберга должна умереть?

Он со­здал Facebook, не по­до­зре­вая, что люди вос­ста­нут про­тив него

GQ, июль'19
Егор Коваленко: Как повысить уровень правовой культуры в России Егор Коваленко: Как повысить уровень правовой культуры в России

Как можно изменить правовую культуру в России, если подойти к этому основательно

СНОБ, июнь'19
Возвращение по-итальянски Возвращение по-итальянски

После санкционного удара итальянский бизнес восстанавливает позиции в России

Эксперт, июнь'19
«Дурной пример заразителен». Автомобилистов ждет важное нововведение «Дурной пример заразителен». Автомобилистов ждет важное нововведение

О законопроекте, позволяющем обжаловать штрафы ГИБДД через интернет

РБК, июнь'19
Татьяна Буланова: Придуманная быль Татьяна Буланова: Придуманная быль

Блондинка-тихоня из девяностых на экране

Караван историй, июль'19
Как удержать свое Как удержать свое

Есть ошибки, которые должны были случиться

Robb Report, июнь'19
Жирно не будет Жирно не будет

Уж если делать культ из еды, то со всей одержимостью

Вокруг света, июль'19