Практика измерений почти так же стара, как человеческая история

Популярная механикаИстория

Метрология: как появилась система СИ

Алексей Левин Дмитрий Мамонтов

Практика измерений почти так же стара, как человеческая история. Экономика, основанная на общественном разделении труда и торговле, без измерений существовать не может. Замечательно полная (для своего времени) система мер была создана в Древнем Вавилоне, откуда при посредстве финикийских купцов и мореплавателей распространилась по всему Средиземноморью.

Уже первые великие цивилизации Месопотамии, Египта, Индостана и Китая нуждались в создании общепринятых и надежных способов определения расстояний, земельных площадей, веса (или объема) зерна и металлов. Замечательно полная (для своего времени) система мер была создана в Древнем Вавилоне, откуда при посредстве финикийских купцов и мореплавателей распространилась по всему Средиземноморью.

Все можно измерить

Для измерений необходимы опорные метки — меры. Чтобы стать общепринятыми, они должны быть простыми, понятными и общедоступными. Поэтому сначала появились «естественные» меры, которые можно было воспроизвести в любом месте и в любое время. Исторически эти единицы прежде всего связывались с какими-то свойствами растений, животных и людей. Так, в древности во многих местах существовала мера земельной площади, которую называли «бычий рев». Она соответствовала размерам участка, в пределах которого этот звук отчетливо слышен. Знаменитый и все еще употребляемый английский дюйм первоначально определялся как длина трех пшеничных зерен, взятых из середины колоса. Были меры и посложнее: например, тысячи лет назад в Китае единицей длины служила полая бамбуковая палочка, которая при свистке издавала определенный тон.

С развитием ремесел и торговли появились и специально изготовленные единицы — линейки, мерные емкости, гири. Их введение обычно сопровождалось соглашениями, а то и приказами. Скажем, французский туаз — это изначально «шесть королевских шагов». Потом изготовлялись стабильные прототипы мер, которые могли отличаться друг от друга (французский туаз примерно на 15 см длиннее швейцарского). Естественно, в итоге получался сильный разнобой. В конце XVIII века в странах Европы использовали 391 весовую единицу, называемую фунтом, и 282 единицы длины, проходившие как фут. В одном только Баденском герцогстве насчитывалось 112 разных версий другой единицы длины — локтя.

Уже в XVII веке, когда в Европе зародились точные науки, многие ученые понимали, что огромное разнообразие мер тормозит экономический и технический прогресс. Тогда же стали предлагать конкретные способы ликвидации этого хаоса. Однако никто не мог предвидеть, сколько усилия и времени понадобится для решения этой задачи. Первым практическим шагом на пути к желанной цели стало создание метрической системы.

Парижские революционеры

Основы десятичного счета были заложены в древности — это вполне естественно, ведь у человека на руках десять пальцев. Однако официальным рождением десятичной шкалы измерений длины принято считать 1670 год — ее предложил французский математик и астроном Габриэль Мутон. Пятью годами позже работавший в Польше итальянский архитектор и оптик Тито Ливио Бураттини предложил принять за всеобщую единицу линейных измерений длину маятника, отсчитывающего 3600 колебаний в час. Под колебанием он понимал движение груза от одной крайней точки до другой; в современной терминологии это означает длину маятника с секундным полупериодом. Он назвал ее Всеобщим метром (Metro Cattolico). Если воспользоваться школьной формулой для периода идеального маятника и подставить туда величину ускорения свободного падения, скажем, на широте Москвы, то получится, что эталон Бураттини расходится в длине с сегодняшним метром лишь примерно на полсантиметра (на практике этот способ непригоден: в разных местах земного шара маятник качается по-разному). Со сходными идеями в 1660 году выступило Лондонское Королевское общество, а в 1668-м — французский астроном Жан Пикар. Бураттини первым осознал, что универсальную единицу длины надо определять не путем простого соглашения, а на основе естественного и надежно воспроизводимого эталона.

Идея оказалась хороша, и ее очень рано попытались реализовать в России. В 1736 году, в царствование Анны Иоанновны, сенатским указом была создана комиссия по мерам и весам, которую возглавил директор Монетного двора граф Михаил Головкин. В ее работе участвовали многие члены Российской Академии наук, включая Леонарда Эйлера. Члены комиссии обсуждали использование естественных единиц (сажень предлагалось определить как известную долю меридиана, а фунт — как вес заданного количества воды), а также кратных и дольных единиц на десятичной основе. Однако для реализации этих предложений у комиссии не было ни денег, ни оборудования. После воцарения Елизаветы комиссию распустили, а дослужившегося до должности вице-канцлера Головкина сослали в Якутию.

В конечном счете метрическая система стала детищем Французской революции. Новая парижская власть осознала необходимость навести порядок в средневековых единицах измерений (число которых достигало четверти миллиона!) и принять единую общенациональную систему мер и весов. 9 марта 1790 года Шарль Морис Талейран, впоследствии знаменитый дипломат, а тогда епископ Отенский, предложил Национальному собранию план ее создания, который и был принят депутатами.

Рождение метра и килограмма

Название «метр» (от греческого metron — мера) в 1790 году придумал парижский преподаватель математики Леблон. 19 марта 1791 года академическая Комиссия мер и весов в составе звезд французской науки Лагранжа, Лапласа, Борда, Монжа и Кондорсе избрала основной единицей длины одну десятимиллионную долю квадранта парижского меридиана и рекомендовала измерить длину дуги меридиана от Дюнкерка до Барселоны на долготе Парижа. Геодезические промеры меридиана начались в 1792 году, но в связи с непростой политической и военной обстановкой затянулись до 1798 года. Поэтому в 1793-м пришлось ввести временный метр, вычисленный на основе прежних геодезических измерений. Тогда же бывший королевский ювелир Этьен Ленуар изготовил из меди первый эталон.

Эталон килограмма почти 120 лет хранится во Франции. За это время его масса уменьшилась на немалую величину (до 0,1 мг). Это цилиндр из платиново-иридиевого сплава 3,9 см высотой и в диаметре. Для ученых плавающая единица измерения — большая помеха, которая отражается на результатах точных работ. Многие эталоны (в частности, метр) со временем были усовершенствованы. Один из претендентов на роль нового эталона килограмма — шар из кристалла изотопа кремния-28, созданный немецкими учеными из Института выращивания кристаллов. Такой эталон включал бы атомы одного типа и имел фиксированную массу.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Ненастоящий царь Ненастоящий царь

В отечественной традиции свергнутый правитель воспринимается как слабый

Дилетант
«Психотерапия помогла мне найти смыслы в жизни» «Психотерапия помогла мне найти смыслы в жизни»

Блогер Анджули Нанн посещает психотерапевта не один год

Psychologies
Квартиры из воздуха. Почему слова Путина о массовом строительстве жилья останутся утопией Квартиры из воздуха. Почему слова Путина о массовом строительстве жилья останутся утопией

Как застройщики будут строить дальше в новых реалиях?

Forbes
Приоденься как Джеймс Бонд: новая коллекция KANZLER, вдохновленная бондианой Приоденься как Джеймс Бонд: новая коллекция KANZLER, вдохновленная бондианой

Бренд KANZLER перед выходом 25-го фильма о «007» создал коллекцию для героев

Maxim
Куда бежать в случае зомби-апокалипсиса? Куда бежать в случае зомби-апокалипсиса?

В случае превращения людей в зомби исследователи советуют уезжать из города

Популярная механика
Встреча с землей: как сажают самолёты Встреча с землей: как сажают самолёты

Чем ближе земля, тем меньше шансов среагировать на ЧП. Посадка – другое дело

Популярная механика

Зачем мы с таким упоением занимаемся фэтшеймингом

Cosmopolitan
«Кажется, я беременна...» «Кажется, я беременна...»

Ежегодно в России беременеет примерно каждая 20-я девушка в возрасте 15–19 лет

Psychologies
Если любовь требует усилий, разве она настоящая? Если любовь требует усилий, разве она настоящая?

Конфликты в отношениях заставляют задуматься, подходим ли мы друг другу

Psychologies
Прекрасная Поляна Прекрасная Поляна

Трое героев номера в Красной Поляне и Розе Xутор

Seasons of life
Место мужчины на кухне: почему мы толстеем Место мужчины на кухне: почему мы толстеем

Несправедливое распределение ролей на кухне обходится дорого,

Cosmopolitan
Александр Иванский Александр Иванский

Как бывший российский журналист зарабатывает на футболе

GQ
Сверхглубокие погружения: может ли человек жить на глубине 700 м? Сверхглубокие погружения: может ли человек жить на глубине 700 м?

Человек спускается на глубину, недоступную атомным подводным лодкам

Популярная механика
Тест и обзор OnePlus 6 128Гб: убийца флагманов в стеклянном доспехе Тест и обзор OnePlus 6 128Гб: убийца флагманов в стеклянном доспехе

Россия ждет его с нетерпением OnePlus 6

CHIP
Операция «Багратион»: блицкриг на запад Операция «Багратион»: блицкриг на запад

Как выглядела линия фронта на западном направлении весной 1944-го

Популярная механика
Что говорили немецкие военачальники о советских танках? Что говорили немецкие военачальники о советских танках?

Какими видели и как оценивали советские танки немецкие военачальники

Популярная механика
10 автомобилей, побывавших в Антарктиде 10 автомобилей, побывавших в Антарктиде

Полярники доставляли на самый холодный континент и вполне обычные автомобили

Популярная механика
Как выбрать свой бурбон? Отвечает редакция Maxim Как выбрать свой бурбон? Отвечает редакция Maxim

Редакция мужского журнала решила продегустировать лучшие образцы бурбона

Maxim
Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer

Зарекомендовавшая себя серия Swift 3 получит пополнение

CHIP
Трамп и бедность. Половина россиян не смогут поехать в отпуск летом Трамп и бедность. Половина россиян не смогут поехать в отпуск летом

Провести летний отпуск дома будут вынуждены 45% россиян

Forbes
Легализация отходов Легализация отходов

Мусор – древнейший спутник цивилизации. Пора его изучить, понять и простить

Maxim
Беззащитны шипы Беззащитны шипы

Что произошло с цветочными ларьками

Esquire
Джон Сноу 2.0: самые смешные шутки и мемы про «воскресшего» Бабченко Джон Сноу 2.0: самые смешные шутки и мемы про «воскресшего» Бабченко

Журналист Аркадий Бабченко оказался жив!

Playboy
Овощная артиллерия: как построить картофельную пушку Овощная артиллерия: как построить картофельную пушку

Мы построили картофельную пушку, и она работает!

Популярная механика
Куда ты катишься? Куда ты катишься?

Выбираем городской самокат для взрослых – легкий, прочный и надежный

Лиза
Девочка без отца: как построить счастливую личную жизнь Девочка без отца: как построить счастливую личную жизнь

Что делать женщинам, выросшим без любящих отцов

Psychologies
Существует ли сингулярность: от теории к фактам Существует ли сингулярность: от теории к фактам

Разбираемся, существует ли сингулярность в реальности

Популярная механика
Работники физического труда умирают раньше Работники физического труда умирают раньше

Интенсивные физические нагрузки на работе сокращают жизнь

Популярная механика
Совсем поехали. Каршеринг в России набирает обороты Совсем поехали. Каршеринг в России набирает обороты

Каршеринг в России развивается активнее, чем где бы то ни было в мире

Forbes
Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS

Стиль корейской группы BTS

Cosmopolitan
Открыть в приложении