A történelem a mértékegységek, a kultúra és a tudomány, e-hírek és a világ
Mérési gyakorlat szinte egyidős az emberiség történetében. Alapuló gazdaság a társadalmi munkamegosztás és a kereskedelem, nincs mérés nem létezhet. Még az első nagy civilizációk Mezopotámiában, Egyiptomban, az indiai szubkontinensen és Kína létre kell hoznia egy közös és megbízható módon meghatározhatók a távolságok földterület, tömegre (vagy térfogatra) gabona és fémek. Figyelemreméltóan teljes (az idő), a rendszert hoztak létre az ősi Babilonban, ahol révén a föníciai kereskedők és hajósok elterjedt az egész Földközi-tengeren.
Minden mérhető
A mérések szükséges referencia jelek - intézkedéseket. Ahhoz, hogy elfogadják, akkor kell, hogy legyen egyszerű, érthető és hozzáférhető a nyilvánosság számára. Tehát először volt „természetes” intézkedéseket lehet reprodukálni bármely helyen és bármikor. Történelmileg, ezek az egységek elsősorban kapcsolódik néhány tulajdonság a növények, állatok és emberek. Például az ókorban, sok helyen volt az intézkedés a földterület, amelyet az úgynevezett „bika ordít.” Ez megfelelt a méret a helyszínen, amelyen belül a hang tisztán hallható. A híres és még mindig használják angol inch eredetileg meghatározott hossza a három búzaszemek venni a középfülben. És intézkedések voltak nehezebb: például több ezer évvel ezelőtt Kínában, egységnyi hosszúságú üreges bambusz bot, amely, ha kimondott síp egy bizonyos hangot, írja sunhome.ru
A fejlesztés a kézművesség és a kereskedelem volt speciálisan gyártott egységek - line, a mérő kapacitás, súlyok. Bevezetésük általában kíséri megállapodások, és még megrendeléseket. Például a francia toise - ez eredetileg egy „hat lépés királyi”. Később prototípusok készültek stabil intézkedéseket, amelyek eltérhetnek egymástól (francia toise körülbelül 15 cm-rel hosszabb svájci). Persze, végül egyre erősebb ellentmondás. Végén a XVIII Európában használnak 391 egységnyi tömegre, az úgynevezett font,
és 282 egység hosszúságú került sor, mint a láb. Az egyik csak a hercegség Baden, voltak 112 különböző változatai a más egységek hossza - a könyök.
Már a XVII században, amikor Európa származott egzakt tudomány, sok tudós felismerte, hogy egy hatalmas különféle cselekvési fékezik a gazdasági és műszaki fejlődéshez. Ugyanakkor elkezdtük, amelyek speciális módon, hogy megszüntesse ezt a káoszt. Azonban senki sem tudta előre, hogy mennyi időt és energiát szükséges, hogy megoldja ezt a problémát. Az első gyakorlati lépés a kívánt cél létrehozása volt a metrikus rendszer.
Basics tizedes számlák rakták az ókorban - ez teljesen természetes, mert az a személy a kezében tíz ujját. Ugyanakkor a hivatalos születési tizedes mérési skála minősül hossza 1670 - felajánlotta a francia matematikus és csillagász Gabriel Mouton. Öt évvel később dolgozott Lengyelországban olasz építész és optikus Tito Livio Burattini javasolt univerzális egység lineáris mérések inga hossza, ami számít 3600 rezgések óránként. Kevesebb swing megértette az áruk mozgását az egyik végletből a másikba; modern értelemben ez azt jelenti, a hossza egy inga egy második fél periódus. Ő nevezte a Universal méter (Metro Cattolico). Ha a felhasználás az iskola által a képlet tökéletes inga időszak helyettesíti a gravitációs gyorsulás, például a szélességi Moszkva, kiderül, hogy a Burattino szabvány eltér a hossza a jelenlegi mérő csak körülbelül fél centiméter (a gyakorlatban ez a módszer nem alkalmas: a különböző helyeken szerte a világon az inga lengő különböző módokon). Hasonló gondolatok 1660 járt a Royal Society of London, és 1668-ban, m - francia csillagász Jean Picard. Burattino először észre, hogy egy univerzális egység hossza alapján kell meghatározni, nem pedig a puszta megállapodás alapján azonban a természeti és megbízhatóan reprodukálható szabvány.
Az ötlet jó volt, és nagyon korán, hogy megpróbálja megvalósítani Oroszországban. 1736-ban uralkodása alatt Anna Ivanovna, a szenátus rendelet hozta létre Bizottság Súly- és intézkedések, amelyek élén a rendező a pénzverde gróf Mihail Golovkin. Az ülésen részt vett számos tagja az Orosz Tudományos Akadémia, beleértve Leonhard Euler. Bizottság tagjai megvitatták a természetes egységek (sazhen javasolt definíció szerint egy bizonyos részét a meridián, és a font -, mint egy előre meghatározott mennyiségű vizet tartalmaz), valamint többszöröseinek és osztóinak a decimális számrendszerben. Azonban az ezen javaslatok megvalósítására a Bizottság azt se pénzük, se a berendezés. A csatlakozás után az Erzsébet jutalék feloszlatták, és a rózsa, hogy a poszt alkancellár Golovkin száműzték Yakutia.
A születés egy mérő és a kilogramm
Mint egy tömegegységére vegyész Antoine Lavoisier kristályosító és Raney Juste ayi javasolt 1793-ban a francia bizottsága súlyok és intézkedések használni gramm - tömege egyik köbcentiméter tiszta víz hőmérsékleten olvadó jég. A kényelem, a gyakorlati alkalmazása a már említett Lenoir készült referencia réz súlyzó súlya 1000-tól 1795 új egységnyi tömegű acél nevezett kiló. Négy évvel később javaslat született a fizika Louis Lefebvre-Guigniault súlya víz maximális sűrűség (4 # 730; C). Az új szabvány kilogramm készült platina és már letétbe az Archives of Köztársaság. néhány példány is készült alkalmazásra minták a súlyokat gyártását. Azonban, a XIX tett mérések azt mutatták, hogy a súlya 1 dm3 vízben, 0,028 g kevésbé a súlya a archív referencia. A félreértések elkerülése végett a jövőben szabvány szerint a Nemzetközi Bizottság a metrikus rendszer 1872-ben úgy döntött, hogy egy egységnyi tömegű prototípus súlya - Levéltári kilogramm.
Több mint 80 éves levéltári méter volt, a világ egyetlen hagyományos mérővel, majd május 20, 1875 képviselői 17 ország (köztük Oroszország) írták alá Párizsban a méteregyezmény és létrehozott több államközi mérésügyi szervezetek. 1877-ben a londoni cég Johnson, Matthey és Co. Készített több platina-irídium vonalak X-alakú keresztmetszete van, amelyek közül az egyik csak 6 mikron rövidebb archív mérő (volt használható, mint egy ideiglenes referencia), és 1882-ben készült 30 vonalak, amelyek között ott volt szinte pontos másolata archiválási mérő. 1889-ben, az első Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia úgy határozott, hogy a vonal hosszát hőmérsékleten 0 # 730; A metrikus egység hosszúságú.
Az 1880-ban látott napvilágot a nemzetközi szabvány kilogramm ötvözött, amely 90% platinát és 10% iridium, ugyanakkor készült, és a hat közül négy jelenleg létező hivatalos példányban ezt a szabványt. Mindegyikük most tárolják a két lezárt üveg harangok a boltozat pincéjében található a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal (Bureau International des Súly et Mesures - BIPM) a Sèvres Párizs közelében. 1889-ben az 1. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia elfogadott egy meghatározást a kilogramm, mint azonos tömegű a nemzetközi szabványnak. Ez a meghatározás is érvényes a mi korunkban.
Az első szakaszban a metrikus rendszert kellett legyőzni az ellenállást a konzervatívok, akik számára állt az erő a hagyomány és szokás. „Semmi sem lehet ellentétes az eszköz az emberi elme, a memória és a képzelet. Az új rendszer a súlyok és mértékek vált gátlás és nehézségekkel jár több generáció „- beszélt róla Bonaparte Napóleon.
A létesítmény a metrikus rendszer segített a német matematikus, Carl Friedrich Gauss és kollégája, a University of Göttingen fizikus Wilhelm Weber. 1832 Gauss, aki akkor részt vesz a vizsgálatban a földi mágnesesség, észrevette, hogy a mágneses mérések hiányzik egy szilárd alapot. Minden által végzett Gauss kísérleteket kifejtett hatása alapján a mechanikai működés során a mágneses mező (például, a forgatás a tű), és azt javasolják, hogy egy olyan új rendszert egységek (úgynevezett abszolút), amelyben a metrikus egységnyi hossza és súlya, valamint egy második vettük alap, és az összes mások, beleértve a mágneses mező, meghatározott ellátva, ahogy a származékok alapján ismert fizikai törvények. Gauss ajánlott decimális skála valamennyi fizikai egység (kivéve a második, amely a XIII században definiáltuk 1/86400-én átlagos szoláris nap).
Gauss és Weber eszméinek felvette a brit fizikus James Maxwell és William Thomson, a későbbi Lord Kelvin. Az 1860-as években, azt javasolta, hogy egy átfogó rendszer egységek fizikai mérések alapján Gauss hármas. Így keletkezett a CGS-rendszer (centiméter, gramm, másodperc), amellyel belépett forgalomban eleji „mikro”, hogy „mega”. Az 1874-ben elfogadta a British Association támogató tudomány. Néhány évvel később, hogy a társadalom megállapodott az 1. Nemzetközi Kongresszus villanyszerelő bevezetésével úgynevezett gyakorlati egységek, amelyek alakultak megszorozzuk emu CGS az egész nagyságrenddel és egyre kényelmesebb az elektromos méréseket. Ezek tartalmazza egység ellenállás (ohm), feszültség (V) és az aktuális (AMPS).
Egy ideig nem volt gyakorlati készüléket ne a mutatót. De 1901-ben az olasz mérnök, Giovanni Giorgi azt mutatták, hogy ezek közül bármelyik is adhatunk a mérő, kilogramm, és a második, és kap egy új rendszer, amelynek kifogástalan logika felépítése és igényeihez igazítva a technológia. A központi helyen, az új rendszer szerint Georgi, meg kell tenniük a gyakorlati energia egységek - watt, és J (ez utóbbi került meghatározásra, a 2. Nemzetközi Kongresszus a villanyszerelő 1889 mechanikus egyenértékű a villamos energia és hő).
Georgie ötleteket vitatták közel fél évszázad, és végül által elfogadott Nemzetközi Bizottsága és tömegek intézkedések 1946-ban csak. A gyakorlatban egység áramerősség amper meghatározott indítvány 9. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia (1948) választották a negyedik támogatás (alapegység) egy új rendszer. A hagyomány szerint, a rendszer úgynevezett MKSA (méter, kilogramm, a második, amper).
Egy kicsit később MKSA úgy határozott, hogy az egységnyi hőmérséklet és a fény intenzitását. Elvileg ez elég ahhoz, tápegységek (fizika egyformán jól kifejezni az energia a részecskék elektronvolt, és fok), de ennek szükségességét mérésügyi szabványok gyakorlati végrehajtását. 1954-ben a 10. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia elfogadta e minőségében kelvin és candela. Ez a pár, plusz egy négy fő MKSA egységek és lett az alapja a rendszer Systeme International d'Unites (SI vagy SI), az utódja a méteregyezmény 1875 jóváhagyott 1960-ban a 11. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia Párizsban. 1971-ben godu az oldathoz további hat, és az egység anyagmennyiség - mol. Ezen túlmenően, az SI tartalmaz további dimenzió mértékegysége sík és szilárd szögek - radián és szteradián.
Tér és idő
SI rendszerben van egy kicsit több, mint 50 éve, de ez idő alatt, néhány egység újra meg kellett határozni. Különösen a mérő vonalzó közel fél évszázad, nem szabványos hosszúságú. 1948-ban, a 9. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia bevezetését javasolta a szabványos alapuló optikai mérések, és 1960-ban átvette a mérő 1650 763,73 hullámhossza kripton-86, által generált átmenet az elektronok a héj szinten 2p10 szinten 5D5. De még ez a meghatározás azonban nem tartott sokáig. Két évtizeddel a bevezetése után metrologists volna arra a következtetésre jutott, hogy a hossza a mérőt kell meghatározni alapján egy időben referencia, mint atomórák majd feltéve B # 243; nagyobb pontossággal, mint az interferencia tartományban. Ennek eredményeként, 1983-ban, METRO definiáljuk, mint a távolság, amelyet a fény egy vákuumban 1/299792458 a másodperc törtrészéig. Így a alapján a metrológiai szabvány lett posztulátum a speciális relativitáselmélet, amely kimondja, hogy a fény sebessége alapvető univerzális állandó.
3,3h10-16. „Ez a legpontosabb órák a világon - mondta Vitalij ujjak, tanszékvezető metrológia az idő és tér FSUE” VNIIFTRI „(All-Russian Kutatóintézet Fizikai-Műszaki mérések). - A referencia-órajel rosszabb nekik közel 100-szor: az orosz állam idő- és frekvencia-szabvány - a cézium-nappal „hűtés nélkül” - relatív 3h10-14 pontossággal. De a közeljövőben fogunk felzárkózni az épület egy szökőkút cézium szabvány. Általában a legjobb kilátás a közeljövőben van optikai frekvencia előírások alapján átmenetek egyetlen higanyiont, ytterbium vagy stroncium vagy semleges atomok stroncium vagy higany - ezek rendkívül stabilak maradjanak. Már egyes kísérleti minta pontossága eléri 2h10-15 másodpercig vagy még magasabb, és ezek elméletileg képes biztosítani a pontosságát reprodukciós idő és frekvencia egységek 10-17-10-18”.
Az utolsó bástyája mechanika
Az egyetlen megmaradt „mechanikus” benchmark - egy kilogramm. De még a súlya a főbb nemzetközi szabvány idővel változik - a jelen idő azt hitte, hogy „elveszett” 50 mcg miatt mikroperenosa anyag felületén az állvány a tárolás során, valamint a felszínen a markolat, hogy mozog a megbékélés és a nemzeti szabványoknak.
Mindez torzíthatja az eredményeket nagy pontosságú tudományos számítástechnika, ezért a tudósok úgy vélik, a szükségességét, hogy új meghatározása kilogramm. 1975-ben Dr. Bryan vödör A Nemzeti Fizikai Laboratórium (NPL) UK javasolta az elképzelést, az úgynevezett W-súlyok. Ez az eszköz lehetővé teszi, hogy összekapcsolják a egységek elektromos és mechanikus erő. „Ez a kapcsolat - alapján a metrológia, - magyarázza a” Popular Mechanics „vezető kutatója orosz Kutató Intézet Mérésügyi. DI Mengyelejev Edmund francia. - mérlegek állnak két tekercs, kölcsönhatásban egymással során a áramlását elektromos áram. Eltérően a jelenlegi súlyok, itt használjuk újrahitelesítés vezetés közben tekercs ismert sebességgel a referencia mágneses mező. Ezen a módon lehetséges, hogy jelentősen csökkenti a kölcsönhatás erőssége mérési hiba miatt tekercs geometria. Így lehetséges, hogy kifejezze kilogramm keresztül az elektromos egységek alapján mért kvantumhatások, hogy van, tekintve alapvető állandók - ez lesz megszabadulni a „mechanikus” benchmark. Eddig a munkaképes wattos léptékű megvalósult amerikai NIST és az NPL, de abban a pillanatban a legkisebb hiba a saját mérései 3,6h10-8, hogy legalább két-szer kevesebb, mint amennyi szükséges a szokásos ". Egy másik módja, hogy újra a kilogramm javasolta tudósok egy csoportja Németország, Ausztrália, Olaszország és Japán által vezetett kutatók a fizikai-technikai Intézet Németországban. Használni kívánják „módszer Avogadro”, azaz a kilogramm, mint meghatározatlan számú atomot. „A fő nehézség ennek a módszernek, hogy meg kell építeni egy tökéletes kristályrács, - mondja Edmund francia - anélkül, hogy egyetlen hiba, sőt, az egyik izotóp - szilícium-28. A relatív hibája ez a módszer még mindig túl magas - 3,1h10-7. By the way, volt egy másik tendencia, hogy az általunk kifejlesztett VNIIM és Japánban - az eljárás lebegtető szupravezető tömeg, amely biztosítja a pontosság a rend 4h10-6. De a vizsgálatok még nem fejeződtek be különböző okokból, egyetlen ország sem. "
Tehát kilogramm marad az utolsó tisztán mechanikus szabvány.