АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ВВЕДЕНИЯ ЕДИНОЙ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ANALYSIS OF THE OPPORTUNITY OF INTRODUCTION OF ONE UNIT OF MEASUREMENT

Anastasia Teminovskaya

student of the Architecture and Construction Academy of the Samara State Technical University,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Цель работы заключалась в определении возможности существования единой единицы измерения. Методы, используемые в работе – сбор, изучение и анализ информации, связанной с уже существовавшими идеями и работами ученых. В ходе анализа был сделан вывод о целесообразности введения единой единицы измерения.

ABSTRACT

The aim of the work was to determine the possibility of a single unit of measurement. The methods used in the work are the collection, study and analysis of information related to the already existing ideas and works of scientists. In the course of the analysis, a conclusion was done about the advisability of introducing a single unit of measurement.

Ключевые слова: единица измерения, система измерения, измерения, метрология.

Keywords: unit of measurement, measurement system, measurements, metrology.

В современном обществе абсолютно все окружающее пространство подвергается измерительной оценке. В нашей стране ежедневно выполняется свыше 20-ти млрд. различных измерений. Оценивается все: от диагонали экрана монитора до степени влияния экономического кризиса на население. Наука, занимающаяся измерениями, называется метрологией. Основная задача метрологии как деятельности заключается в обеспечении единства измерений.

Многообразие физических величин, как объектов измерений, весьма велико. Существует множество единиц измерения, соответствующих определенным областям измерения – для определения расстояний, времени, веса и прочего. Но возможно ли существование единой для всех этих областей единицы измерения? Целью данной работы является определение возможности введения единой единицы измерения.

Начав изучать вопрос о внедрении общей единицы измерения, мы решили начать с истории. Рассматривали ли ученые когда-либо реальную возможность измерения всех явлений одной величиной? Если да, то чьи идеи были первыми? Методы изучения поставленного вопроса – изучение информации о работах ученых, анализ полученной информации.

Начнем с того, что к сокращению многообразия единиц измерения еще в XIX веке пришел известный учений физик-математик – Карл Фридрих Гаусс. По его мнению, достаточно было трех размерностей для измерения окружающей среды. Гаусс был основоположником системы СГС (сантиметр-грамм-секунда), которая активно применялась до принятия Международной системы единиц СИ. В системе СГС главными и независимыми единицами измерения считались длина, масса и время. Помимо основных, в системе существовали и второстепенные размерности, они же – производные от основных, которые образовывались путем возведения в степень или деления основных единиц измерения [3,315].

Схожую идею несколько позже в своем «трактате об электричестве и магнетизме» (1873 год) выдвинул учёный-электрофизик Дж.К. Максвелл, который предположил, что все известные физические размерности могут быть получены с помощью всего лишь двух единиц измерения - длины L и времени T. Данное утверждение позволило полагать, что возможно существование системы измерения всего с двумя эталонами. Что касается пренебрегаемой Максвеллом величиной – массой, - выяснилось, что вполне реально измерить массу через килограммы и секунды. Этим вопросом также занимался и Исаак Ньютон.

На основе к тому времени известной идеи о закономерности, выдвинутой немецким ученым Иоганном Кеплером, которая гласит, что отношение куба радиуса орбиты планеты к квадрату периода обращения её вокруг Солнца строго постоянно для каждой планеты, но разное для разных планет, Ньютон пришел к тому, что эта постоянная для каждой планеты пропорциональна её массивности, массе. То есть размерностью массы может быть L³/T², и величину массы можно измерять с помощью единиц длины и времени (единица массы становится производной от двух других единиц). Но на практике пользоваться этим принципом оказалось крайне неудобно, поэтому в дальнейшем стало принято считать массу за основную единицу [1,124].

Эйнштейн же пошёл ещё дальше: он предложил в общей теории относительности пренебречь временем, оставив одну размерность - длину. По Эйнштейну - время и пространство (длина) однородны (взаимозаменяемы). Как ученый пришел к такому выводу? Попробуем представить, что мы со звезды Альфа Центавра, свет от которой до солнечной системы летит 4 года, рассматриваем нашу родную планету Земля. Разглядим ли мы вращение Земли вокруг Солнца? Орбита Земли имеет радиус, по которому свет (от Земли до Солнца) летит

8,27 минуты. Значит, радиус орбиты Земли будет виден с Альфы Центавра под углом который в радианах равен отношению 8,27 минуты к числу минут в 4 годах, то есть:

А отношение -

- называют видимым годичным параллаксом в радианной мере. Переведём его в угловые секунды, для чего умножим параллакс на радиан в градусной мере и на число секунд в градусе - получим для параллакса величину [4,269]:

Если бы параллакс был равен секунде, для чего мы должны оказаться ближе к Земле, чем Альфа Центавра, а именно на расстоянии

то говорят, что это расстояние равно парсеку - ему соответствует "параллакс размером в секунду" (откуда и название) [2,220]. Парсек - широко применяемая астрономами единица космического расстояния – вычисленная нами с помощью единиц времени, взятых за расстояние. Дальше, наблюдая за Землёй, мы можем обнаружить закон Кеплера, и получить массу (M=L³/T²⁾.

Подводя итоги, можно сказать, что действительно возможно существование теории, полагающей, что расстояние и время могут заменять друг друга при построении полной физической картины мира. И время, и масса, и сила являются следствием геометрии пространства, в котором мы живём, а длина связана со временем скоростью света. Однако, вопрос об удобстве применения данной теории и, как следствие, удобстве применения единой единицы измерения, пока остается открытым.

Список литературы:

1. Единицы измерения: Джесси Рассел — Москва, Книга по Требованию, 2012 г.- 124 с.
2. Мир измерений. От локтей и ярдов к эргам и квантам: Айзек Азимов — Санкт-Петербург, Центрполиграф, 2013 г.- 220 с.
3. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия: учебник. – 9-е изд., пререраб. и доп. – М.: Издательство Юрайт; Высшее образование, 2009. – 315 с.
4. Фремке А.В. и др. Электрические измерения. - М.: Энергия, 2003 - 269 с.