Все новости

Килограмму дали новое определение. Чем плоха драгоценная гиря в Палате мер и весов?

Копия международного прототипа килограмма в Международном бюро мер и весов в Севре
© REUTERS/Benoit Tessier
Международное бюро мер и весов пересмотрело определение килограмма и нескольких фундаментальных мер. ТАСС — о конце целой эпохи в метрологии

О том, что мы принимаем за единицу при измерении протяженности в пространстве и времени, массы, силы тока, температуры, яркости и количества вещества, говорит система СИ (от фр. Système international, то есть "международная система"). Рассказ о системе СИ, которой пользуются почти все люди на планете (исключая упрямых американцев, британцев и население Мьянмы) и строго все ученые, начинается не со случая в лаборатории, а с событий совсем другого масштаба — Французской революции. Воспользовавшись ею, французские же ученые устроили революцию в системе физических единиц.

Килограмм должен был быть массой кубического дециметра (литра) воды, но от этого определения отказались практически сразу, поскольку воспроизвести точное взвешивание литра воды при температуре ноль градусов оказалось проблематичным. До самого последнего времени килограммом была платино-иридиевая гиря, с которой для национальных метрологических организаций делали специальные копии, — и, строго говоря, мы пользовались ею до этого дня, ничем не отличаясь в этом от древних греков или ассирийцев, использовавших в качестве эталонов веса гирьки.

Новый килограмм определяется через постоянную Планка, фундаментальную физическую константу. Килограмм, как гласит новый документ, должен оказаться точно таким, чтобы постоянная Планка составила ровно 6,626069 х 10 в степени -34 джоулей на секунду. А  джоули, единицы энергии, в свою очередь выводятся через комбинацию килограмма, метра и секунды.

Метр с секундой определены через скорость света (свет проходит точно 299 792 458 метров за секунду) и излучение охлажденного атома цезия (строго 9 192 631 770 периодов излучения за секунду). Поэтому для поиска нового килограмма даже не нужно ничего взвешивать, а эталон килограмма, долгое время хранившийся в Палате мер и весов, в день празднования Дня метрологии, 20 мая 2019 года, будет иметь уже исключительно историческую ценность.

Если раньше люди договаривались о том, что тот или иной осязаемый объект имеет эталонную массу или длину, то теперь предметом договоренности служит протокол. Ученые больше не говорят: "вам нужно сделать такую же гирю, как в нашей лаборатории", — вместо этого они говорят: "вам нужно провести такой-то опыт и откалибровать приборы так, чтобы они показали столько-то", причем схема опыта может быть вообще любой.

Постоянная Планка определяет связь энергии квантов излучения с частотой, поэтому ее можно измерить множеством способов: лишь бы было какое-то электромагнитное излучение с возможностью определения энергии и частоты. Договоренность об эталоне массы можно будет даже передать какой-либо инопланетной цивилизации по радио — и перейти к одинаковым единицам массы без всякого обмена гирьками.

В полной версии статьи на научно-популярном сайте "Чердак" читайте о том, какие еще определения пересмотрело Международное бюро мер и весов.

Алексей Тимошенко