Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Почему литр воды весит килограмм? Десять важнейших моментов в истории измерений

Ни в одной области наук нет такой большой пропасти между признанием и важностью, как в метрологии. И дело не в погоде. Метрология — это наука об измерениях. У нее более длинная история, чем у современных наук, преподаваемых в школе, и это важно для всей полезности и силы науки. Без звуковой метрологии не было бы полетов на Луну, современной медицины, самоуправляемых автомобилей, аналитики бейсбола и прогнозов погоды (хороших, во всяком случае).

Почему литр воды весит килограмм? Десять важнейших моментов в истории измерений

И даже без науки метрология на протяжении тысячелетий доказывала свою пользу на службе торговли и коммерции, гарантируя, что веса и объемы производства и другие продукты можно стандартизировать так, чтобы сделать мошенничество и обман труднее для мошенников и обманщиков.

Что такое метрология и зачем она нужна?

20 мая был отмечен последний рубеж в длинной истории метрологии, когда официально приняли новые определения некоторых наиболее важных единиц измерения науки, включая килограмм, стандартную меру массы. Эти изменения отражают пересмотр так называемой Le Système International d’Unites (она же СИ), современной версии метрической системы. В соответствии с указаниями Международного бюро мер и весов, СИ включает семь «фундаментальных» единиц измерения, из которых извлекаются другие единицы измерения. Помимо килограмма, новые определенные базовые единицы измерения включают кельвин (температура), ампер (электрический ток) и моль (количество вещества). Неизменными остались секунда (время), метр (длина) и кандела (сила света).

Последняя модернизация СИ представляет собой прогресс в науке, но это лишь последний из нескольких исторических ориентиров в области метрологии. Давайте рассморим десятку важнейших поворотных моментов в метрологи.

Изобретение анатомических единиц (давным-давно)

Анатомические единицы измерения появились еще на заре человеческой цивилизации, возможно, в момент появления сельского хозяйства. Единицы измерения объема, такие как «глоток» и «горсть», предшествовали появлению «чайных ложек», «чашек» и «пинт». В случае с длиной, человеческий «фут» или «шаг» появились вместе с человеком. В разное время, от древних египтян до более позднего современного общества 1700-х «фут» был равен 10-14 дюймам.

Среди других анатомических единиц измерения широко использовался «локоть». Первые его упоминания пришли с Ближнего Востока, также в «Эпосе о Гильгамеше», который родился в 2000 году до н.э. Локоть как мера длины был очень удобен в строительстве ковчегов.

И может быть так, что «двойной локоть» превратился в ярд. Король Англии Генрих I, который правил в 1100-1135 годах, попытался стандартизировать ярд, определив его как длину от кончика носа до конца большого пальца (с вытянутой рукой). В конечном итоге ярд стал тремя футами, фут — 12 дюймами, дюйм определили как длину трех зерен ячменя, вытянутых по длине. Анатомическая единица измерения родилась из ботанической.

Великая хартия вольностей (Magna Carta), 1215

Один из самых важных документов в истории установил необходимость метрологии для будущего цивилизации и настоял на том, что «во всем королевстве должны быть стандартные меры вина, эля и кукурузы», и то же самое для весов. В течение следующих нескольких столетий работало это через пень-колоду, но принцип был достаточно ясен и метрологи, которые пришли позже, проделали отличную работу и достигли цели, поставленной в Magna Carta.

Королева Елизавета I реформирует систему весов, 1588 год

Пока ее флот был занят уничтожением испанской армады, английская королева Елизавета I была занята установлением более рациональных правил для весов и мер. До этого английские торговцы имели дело с кучей разных видов фунтов, из которых сохранился фунт «эвердьюпойс». Другой — «башенный» фунт — был отменен Генрихом VIII в 1527 году в пользу тройского фунта для использования в валюте (поэтому фунты все еще остаются английской валютой, даже когда сделаны из бумаги).

Елизавета I установила стандартный фунт эвердьюпойс для большинства применений, сохранив тройский фунт для монет (и лекарств). При этом она задала людям умный вопрос: что весит больше, фунт золота или фунт свинца? Сообразительные часто отвечают: ха-ха, ни то, ни другое. Фунт есть фунт. Но те, кто достаточно разбирается в метрологии, скажут «свинец», потому что фунт эвердьюпойс весит больше тройского фунта. Однако если вы скажете, что унция свинца весит больше унции золота, вы так же ошибетесь. Тройская унция золота тяжелее. Фунт эвердьюпойс тяжелее, потому что содержит 16 унций, а в тройском фунте всего 12 тройских унций.

Маятниковые часы Кристиана Гюйгенса, 1656 год

Многие (среди них и Галилей) пытались обращаться с маятниками в качестве часов, но голландский физик и математик Кристиан Гюйгенс построил первые надежные маятниковые часы. Его самая ранняя версия, построенная в 1656 году, работала с точностью до 15 секунд в день, что является самым большим улучшением для тех времен. Дальнейшее развитие маятниковых часов сделало их самыми точными часами до 20 века.

Метрическая система, 1799 год

В 17 веке некоторые прозорливые ученые признали, что десятичная система единиц измерения будет значительно лучше для науки и торговли, чем тогдашняя мешанина единиц, которые варьировались от страны к стране. Или даже внутри одной и той же страны — некоторые предполагают, что одной из причин Французской революции было недовольство людей недостаточном единообразием мер и весов.

В 1670-х годах французский священнослужитель Габриэль Мутон и астроно Жан Пикард обсудили создание базовой единицы длины с длиной маятника с периодом 2 секунды. (Это относительно близко к современному метру, но, к сожалению, период качения маятника различается в разных местах поверхности Земли). Но в 1790-х годах, когда французы всерьез задумались над созданием метрической системы, они обозначили метр как 1/10 000 000 расстояния от экватора до Северного Полюса. Другие единицы измерения уже пошли от метра — грамм (единица массы) приравняли к массе кубического сантиметра воды, например.

У метрической системы были свои недостатки, но она сделала измерение намного более рациональным и стандартным, чем было до этого. Сегодня только отсталые страны (такие как Либерия, Мьянма и еще одна) не используют СИ (Систему Интернешнл).

Создание Международного бюро мер и весов, 1875 год

Convention du Mètre в 1875 году установила бюро мер и весов как арбитра по разрешению вопросов, касающихся единиц измерения; соглашение подписали 17 стран. В договоре указывалось, что бюро возьмет на себя производство стандартных прототипов метра и килограмма. Это был важный шаг в направлении широкого использования метрической системы по всему миру.

Температурная шкала Кельвина

До 19 века температура была скользким понятием — термометры использовали произвольные единицы измерения, которые позволяли измерять, какая вещь горячее другой, но не давали определить, насколько она горячее. В 1848 году Уильям Томсон, став лордом Кельвином, предложил применить принципы новой науки о термодинамике для разработки рациональной «абсолютной» температурной шкалы, которая установила бы нулевую точку, соответствующую полному отсутствию тепла. Потребовалось некоторое время, прежде чем термодинамика созрела и стало понятно, какую шкалу нужно сделать, но у термометрии появился прочный фундамент. Единицы измерения температуры получили название в честь Кельвина и стали называться кельвинами, а не «градусами Кельвина», как раньше.

Интерферометр Майкельсона

Альберт Майкельсон был одержим измерением скорости света, и в конце 1870-х годов измерил ее точнее, чем кто-либо другой. Вскоре после этого он понял, что может обнаружить небольшие различия в скорости света, вызванные движением Земли через эфир. Для этого он изобрел интерферометр. Он разделял луч света на два пути, перпендикулярных друг другу, и затем соединял эти два луча с помощью зеркал. Разница скорости между двумя путями света означала, что волны света могут искривляться, создавая интерференционную картину. Майкельсон и его коллега Эдвард Морли провели эксперимент в 1887 году и не смогли обнаружить ожидаемую интерференцию. Но это было связано с тем, что эфира не существует. Интерферометрия была прекрасной идеей и стала ценным инструментом для самых разных метрологических задач.

Лазеры

Открытие лазеров в 1960-х годах сделало интерферометрию еще более точной, благодаря лазерному контролю длины волны света. Таким образом, лазеры не только обеспечили реализацию научно-фантастических лучеметов, но и быстро стали самым лучшим инструментом измерения в истории. Лазеры позволили создать оптические часы, которые в тысячи раз точнее маятниковых часов Гюйгенса. Лазерная метрология помогла подтвердить, что двигатели самолетов и автомобилей будут производиться в точности по спецификациям дизайна.

Кроме того, лазерная интерферометрия используется для обнаружения гравитационных волн.

Пересмотр основных единиц измерения, 2019 год

В 1983 году цари метрологии пересмотрели метр с точки зрения того, как далеко может путешествовать свет в секунду. С этого началось переопределение других единиц измерения, основанное на фундаментальной физике. Кельвин, например, теперь определяется постоянной, основанной на килограмме, метре и секунде. Килограмм теперь определяется значением квантовой физики — постоянной Планка — и определениями метра и секунды. Секунды все еще основана на излучении, испущенном в особом процессе определенного атома цезия. Метрология теперь не просто стандартизована по всей планете — но и по всем планетам во всех галактиках, вне зависимости от расстояния.

Но способа точно измерить правильность ранжирования метрологических ориентиров пока не придумали, так что можете этим заняться. И не забудьте заглянуть в наш чат в Телеграме.

Источник: hi-news.ru

31 комментарий

  1. Nicky Blanchard Nicky Blanchard 29.09.2020

    There are some fascinating times in this article yet I don?t recognize if I see all of them facility to heart. There is some legitimacy yet I will hold point of view until I check out it additionally. Good short article, thanks as well as we want more! Included in FeedBurner as well

  2. I know this if off topic but I’m looking into starting my own blog and was wondering what all is required to get set up? I’m assuming having a blog like yours would cost a pretty penny? I’m not very internet smart so I’m not 100 positive. Any suggestions or advice would be greatly appreciated. Appreciate it

  3. milestone dental milestone dental 01.10.2020

    I know this if off topic but I’m looking into starting my own blog and was wondering what all is needed to get setup? I’m assuming having a blog like yours would cost a pretty penny? I’m not very web smart so I’m not 100 positive. Any recommendations or advice would be greatly appreciated. Many thanks

  4. dds group dds group 02.10.2020

    Awesome blog! Is your theme custom made or did you download it from somewhere? A design like yours with a few simple tweeks would really make my blog shine. Please let me know where you got your design. Bless you

  5. Have you ever considered writing an e-book or guest authoring on other sites? I have a blog based on the same topics you discuss and would really like to have you share some stories/information. I know my readers would enjoy your work. If you are even remotely interested, feel free to shoot me an e mail.

  6. implants cost implants cost 02.10.2020

    I’m not sure why but this weblog is loading very slow for me. Is anyone else having this problem or is it a problem on my end? I’ll check back later on and see if the problem still exists.

  7. dental associates dental associates 04.10.2020

    I’m really enjoying the theme/design of your site. Do you ever run into any internet browser compatibility problems? A few of my blog audience have complained about my website not operating correctly in Explorer but looks great in Opera. Do you have any recommendations to help fix this issue?

  8. Superb post however , I was wanting to know if you could write a litte more on this topic? I’d be very thankful if you could elaborate a little bit further. Appreciate it!

  9. cosmetic dentistry cosmetic dentistry 04.10.2020

    Greetings! I know this is kinda off topic but I was wondering if you knew where I could get a captcha plugin for my comment form? I’m using the same blog platform as yours and I’m having difficulty finding one? Thanks a lot!

  10. dental bonding dental bonding 04.10.2020

    I love your blog.. very nice colors & theme. Did you make this website yourself or did you hire someone to do it for you? Plz answer back as I’m looking to design my own blog and would like to find out where u got this from. appreciate it

  11. Sweet blog! I found it while searching on Yahoo News. Do you have any suggestions on how to get listed in Yahoo News? I’ve been trying for a while but I never seem to get there! Thank you

  12. abscessed tooth abscessed tooth 04.10.2020

    Hey would you mind stating which blog platform you’re using? I’m planning to start my own blog soon but I’m having a difficult time selecting between BlogEngine/Wordpress/B2evolution and Drupal. The reason I ask is because your layout seems different then most blogs and I’m looking for something unique. P.S Sorry for being off-topic but I had to ask!

  13. plaque on teeth plaque on teeth 05.10.2020

    When I initially commented I clicked the «Notify me when new comments are added» checkbox and now each time a comment is added I get several e-mails with the same comment. Is there any way you can remove me from that service? Cheers!

  14. Teri Granto Teri Granto 07.10.2020

    I’d need to talk to you here. Which is not something It’s my job to do! I love to reading an article that can make people feel. Also, appreciate your permitting me to comment!

  15. Lauren Glanton Lauren Glanton 07.10.2020

    Fortunate i discovered this phenomenal website, Another good website is Dbol will be sure to save it in order to check-out frequently.

  16. Belkis Dollahite Belkis Dollahite 08.10.2020

    Thank you for the auspicious writeup. It in reality was a amusement account it. Look complicated to far delivered agreeable from you! However, how can we keep in touch?

  17. Arnulfo Nuhn Arnulfo Nuhn 08.10.2020

    Very interesting details you have noted , thankyou for posting .This will be huge for smugglers sending these phones to countries that are not directly supported by Apple currently. Apple will move substantial units this way. This article only takes the American perspective, which is ridiculous.

  18. cbd for pain cbd for pain 17.10.2020

    A fascinating discussion is worth comment. I assume that you should write much more on this subject, it could not be a taboo topic however usually individuals are inadequate to speak on such subjects. To the following. Thanks

  19. Yee Zoellner Yee Zoellner 27.10.2020

    Can I just state what an alleviation to find a person that in fact knows what theyre discussing on the web. You most definitely recognize just how to bring a concern to light and also make it vital. Even more individuals need to read this and understand this side of the tale. I angle believe youre not a lot more prominent due to the fact that you most definitely have the present.

  20. Pauline Norred Pauline Norred 28.10.2020

    After study a few of the blog posts on your internet site now, and I really like your way of blogging. I bookmarked it to my bookmark internet site listing and will be checking back quickly. Pls take a look at my website as well and let me understand what you think.

  21. Hello! I realize this is somewhat off-topic however I needed to ask. Does building a well-established website such as yours take a massive amount work? I’m brand new to blogging but I do write in my diary everyday. I’d like to start a blog so I can share my personal experience and feelings online. Please let me know if you have any kind of suggestions or tips for brand new aspiring bloggers. Thankyou!

  22. vista screens vista screens 03.11.2020

    Wow! This blog looks just like my old one! It’s on a totally different subject but it has pretty much the same layout and design. Outstanding choice of colors!

  23. Excellent blog you have here but I was curious about if you knew of any message boards that cover the same topics discussed here? I’d really love to be a part of online community where I can get comments from other experienced people that share the same interest. If you have any recommendations, please let me know. Bless you!

  24. Wonderful post however I was wanting to know if you could write a litte more on this topic? I’d be very thankful if you could elaborate a little bit more. Bless you!

  25. With havin so much written content do you ever run into any issues of plagorism or copyright infringement? My website has a lot of completely unique content I’ve either written myself or outsourced but it appears a lot of it is popping it up all over the internet without my agreement. Do you know any ways to help stop content from being stolen? I’d definitely appreciate it.

  26. Howdy! I’m at work surfing around your blog from my new iphone 4! Just wanted to say I love reading your blog and look forward to all your posts! Keep up the fantastic work!

  27. Hello there! I simply wish to offer a massive thumbs up for the great details you have right here on this message. I will certainly be returning to your blog site for even more soon.

  28. Hi! Do you know if they make any plugins to help with Search Engine Optimization? I’m trying to get my blog to rank for some targeted keywords but I’m not seeing very good gains. If you know of any please share. Many thanks!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

семнадцать + 9 =