Автор Тема: Физики пересмотрели единицы измерения СИ  (Прочитано 727 раз)

Оффлайн digitalman

  • DiG_Man
  • Full
  • ****
  • Сообщений: 1662
  • Репутация: +0/-0
  • DigitalMan[hi is not Cristopher Lambert]
    • http://vkontakte.ru/digital_man
    • Личное сообщение (Оффлайн)
О важности и значении системы единиц СИ говорить не приходится. Мир современной науки и технологий нуждается в особой точности. Ныне не измеришь удава попугаями.
Вопрос унификации мер и весов остро встал перед человечеством в XVIII веке, но только к середине XX столетия система единиц оформилась окончательно: СИ приняли на XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году. Сегодня она базируется на семи основных китах – это метр, килограмм, секунда, кельвин, моль, ампер и кандела. Все остальные — производные, к примеру, метр в секунду (м/с). Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий. Некоторым из производных присвоены собственные наименования, например, единице радиан.
Все единицы были привязаны к какому-то физическому эталону. В частности, эталоны метра и килограмма в своё время изготовили из сплава платины и иридия и поместили в Палату мер и весов. С рукотворными периодически возникали проблемы, что прекрасно озвучено в классическом фильме Марка Захарова: «Что один человек собрал, другой завсегда разобрать может». Эталон может быть похищен, уничтожен, испорчен. Бурные события истории XX века убеждают в этом самых недоверчивых, сообщают Вести.Ru.
Конечно, учёные нашли выход – и за эталон приняли природный физический процесс. Так, к примеру, в 1960-х годах была определена секунда – это время, за которое электрон в атоме цезия совершает переход между энергетическими уровнями. Этот эталон ни уничтожить, ни похитить нельзя. Время было, есть и будет. К секунде привязали метр.
Сегодня единственной основной единицей СИ, которая по-прежнему определяется искусственным образом, является килограмм. Но и к другим единицам у экспертов в современных условиях вновь появились претензии, к примеру, кельвину. Он определяется через тройную точку воды. Не вдаваясь в подробности, это температура, при которой вещество может находиться в любом из трёх состояний — жидком, твёрдом или газообразном. Однако значение тройной точки чувствительно к чистоте воды и к её изотопному составу. Поэтому точность измерений температуры в таких единицах меньше, чем хочется дотошным физикам.
В связи с этим Генеральная конференция по весу и мерам ещё в 2011 году постановила, что нужно переопределить единицы измерения, привязав их к основным мировым константам. А именно ампер должен быть привязан к заряду электрона, кельвин – к постоянной Больцмана и т.д. Более того, точность в измерении фундаментальных констант должна доходить до восьми значащих цифр после запятой. И наконец-то эту колоссальную работу ученые завершили: 20 октября 2017 года опубликована статья за авторством членов Комитета по данным для науки и техники (CODATA). В ней приведены результаты измерений, сделанных разными коллективами авторов, и констатировано, что требуемая точность достигнута.
На очередной Генеральной конференции по весу и мерам поставят вопрос о реформировании СИ на основе опубликованных значений. И тогда человечество получит систему единиц, базирующуюся не на произвольно выбранных кусках драгоценного металла, а на прочном фундаменте законов природы, не поддающемся ни искажению, ни уничтожению.

Центр ФОБОС
Глобальный Информационный Сервис: Вся информация принадлежит нам...
[DigitalMan/CapRiuS:A1/Цифровой Человек]
(htap://crs)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9853
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Физики пересмотрели единицы измерения СИ
« Ответ #1 : Январь 05, 2018, 22:49:57 »
О важности и значении системы единиц СИ говорить не приходится. Мир современной науки и технологий нуждается в особой точности. Ныне не измеришь удава попугаями.

Центр ФОБОС

Да, это так. И всё же хочу немного покритиковать эту заметку, тем более, что многие, особенно наши славные депутаты, путают метрологию (науку об измерениях) с метеорологией (центр ФОБОС). А почти вся моя трудовая деятельность так или иначе была связана именно с метрологией, предпоследняя должность вообще была - Главный метролог предприятия. Так что мне есть что сказать. Немного истории:
Действительно, СИ приняли на XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году. Но в СССР она была введена с 1 января 1963 года лишь как предпочтительная (не обязательная!) - ГОСТ 9867-61. И лишь 1 января 1982 г. СИ становится обязательной для применения в СССР - ГОСТ 8.417-81 (современная редакция межгосударственного стандарта ГОСТ 8.417-2002).
Понятно, что с развитием науки и технологии с одной стороны требуются всё более и более точные измерения, а с другой стороны, именно прогресс науки и технологии позволяет разрабатывать эталоны и средства измерений с постоянно возрастающей точностью.
Наиболее точной величиной, которую удаётся измерять и воспроизводить, является частота. Например, Государственный первичный эталон времени и частоты, хранимый во ВНИИФТРИ (Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических и Радиотехнических Измерений), расположенный под Москвой, в пос. Менделеево, ГЭТ 1-2012, обеспечивает воспроизведение секунды и производных от неё единиц времени и частоты с неисключённой систематической погрешностью 5·10-16

"в 1960-х годах была определена секунда – это время, за которое электрон в атоме цезия совершает переход между энергетическими уровнями." точнее, это случилось в 1967 году на XIII генеральной Конференции Мер и Весов, Резолюция 1.

"это температура, при которой вещество может находиться в любом из трёх состояний." Не совсем так, более точно:
"— строго определённые значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твёрдом, жидком и газообразном состояниях. Тройная точка воды — температура 273,16 К (0,01 °C) и давление 611,657 Па."

"В связи с этим Генеральная конференция по весу и мерам ещё в 2011 году постановила, что нужно переопределить единицы измерения, привязав их к основным мировым константам. А именно ампер должен быть привязан к заряду электрона, кельвин – к постоянной Больцмана и т.д." Вопрос довольно сложный, хотя об этом действительно говорилось на 24-ом заседании Генеральной Конференции по мерам и весам (ГКМВ), стр 6 и далее. Но ведь дело в том, что система единиц, - это как паутина: дёрни за одну ниточку, и она вся начнёт шевелиться! Т.е. изменение численного значения любой физической постоянной, изменение любого определения какой-либо физической величины, неизбежно приведёт к изменению целого ряда других единиц, так или иначе связанных с физической константой или определением физической величины. Однако потребности науки и техники этого настоятельно требуют. И в первую очередь, как сказано в заметке, это касается определения килограмма, поскольку это единственная основная единица, значение которой определяется вещью (гирей - эталоном килограмма), а не каким-либо природным процессом или физической постоянной. Соответственно, становятся столь же неопределёнными те единицы, которые так или иначе связаны с килограммом, например ампер.
И мне, в частности, кажется наиболее логичным вывести вообще ампер из состава основных единиц, выразив его через вольт и ом, которые привязываются к частоте колебаний через константы Джозефсона и Клитцинга. Т.е. вольт и ом воспроизводятся с использованием квантовых постоянных с привязкой к наиболее точному эталону частоты. Но и здесь всё тоже не просто, поскольку эти константы определяются через фундаментальные физические постоянные, такие как заряд электрона и постоянная Планка. А они также известны с ограниченной точностью. Поэтому 18-я Генеральная конференция по мерам и весам в 1987 году приняла конвенциональное (по соглашению) определение кванта сопротивления (константы фон Клитцинга), которое обозначается RK-90. Эта величина используется для калибровки сопротивлений. Индекс 90 связан с годом введения в действие (1990 г.), и значение этой константы по определению равно 25 812,807 Ом (точно!).

Поэтому действительно, от 26-й Генеральной конференции по мерам и весам, которая пройдёт в Версале с 13 по 16 ноября этого года, ожидается многое, и, прежде всего, в отношении эталона килограмма.


Слева - копия действующего эталона килограмма, справа - будущий эталон килограмма,
в виде сверхточной сферы изготовленной из сверхчистого кремния.

Оффлайн digitalman

  • DiG_Man
  • Full
  • ****
  • Сообщений: 1662
  • Репутация: +0/-0
  • DigitalMan[hi is not Cristopher Lambert]
    • http://vkontakte.ru/digital_man
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Физики пересмотрели единицы измерения СИ
« Ответ #2 : Октябрь 29, 2018, 22:38:24 »
+1
Глобальный Информационный Сервис: Вся информация принадлежит нам...
[DigitalMan/CapRiuS:A1/Цифровой Человек]
(htap://crs)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9853
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Физики пересмотрели единицы измерения СИ
« Ответ #3 : Ноябрь 16, 2018, 21:30:49 »
Похороны эталонов


Benoit Tessier/Reuters

Прямо сейчас в Версале проходит уникальное событие, которое станет знаковым для правил, по которым живет мир. Оно настолько важное, что заставило авторитетнейший научный журнал Nature перейти на высокий штиль. Когда еще там прочитаешь такие слова: «Подобно дряхлеющей монархии, метрическая система мер собирается поклониться современности. На протяжении 130 лет платиново-иридиевый цилиндр, хранившийся в [вакуумированном] колоколе и запертый в Международном бюро мер и весов во французском Севре, служил эталоном килограмма. Примерно каждые 40 лет его вывозили для калибровки подобных эталонов по всему миру, но сегодня в революции куда менее кровавой, чем стоившей Людовику XVI головы, этот цилиндр уступает свой трон Истинного килограмма».


Эталон килограмма
Japs 88/Wikimedia Commons


Что же происходит в Версальском дворце 13-16 ноября? 26-я Генеральная конференция мер и весов (26th General Conference on Weights and Measures, CGPM) собирается лишить нас последних физических эталонов системы СИ. Эталоны килограмма, ампера, кельвина и моля будут определены напрямую через физические фундаментальные константы, как уже определенные таким образом секунда, метр и кандела.

История современной метрической системы (если быть точным, системы СИ) достаточно древняя. Еще в XVIII веке французские ученые сильно устали от того, что каждый измерял основные величины как бог на душу положит. Помните, сколько есть единиц, например, длины? Широкому распространению метрической системы, которая основана на десятичном соотношении основных и вспомогательных единиц, помогла Великая французская революция, заметно подсократившая количество разных внесистемных единиц. Полное преобразование метрической системы в современную систему СИ с семью основными единицами заняло почти двести лет.

Первые эталоны, метра и килограмма, были созданы в Париже в 1799 году. Однако Метрическая конвенция, первый международный договор о единицах, была подписана семнадцатью государствами, в том числе и Россией, только в 1878 году. Тогда же появился Международный комитет мер и весов — первая организация, разрабатывавшая международные эталоны.

Несколько позже третьей величиной, ставшей основной в международной системе, стала секунда. И только в 1960 году на XI CGPM была принята Système International d’Unités, Международная система единиц, которая по первым буквам получила название SI. Или СИ — «Система интернациональная». Вот как выглядит она сейчас:



Тем не менее уже с XIII конференции начались определения, переопределения, добавления. То секунду переопределят, то градус Кельвина просто в кельвин переименуют, то моль седьмой единицей добавят. Одновременно стало понятно, что любой физический эталон — это условность, да и любой такой эталон может измениться из-за испарения, диффузии и иных явлений. Именно поэтому постепенно началась работа, которая завершается в эти дни — выражение единиц системы СИ через фундаментальные физические константы.



При этом в практическом смысле мало что изменится, и эталоны для калибровки весов останутся. Разве что метрологи начнут разрабатывать максимально точно поверенные весы Киббла — устройства, при помощи которых определяется постоянная Планка. Поскольку эта константа измеряется в м2⋅кг/с, то каждое измерение постоянной Планка, по сути, определяет и величину килограмма.


Весы Киббла
Jennifer Lauren Lee/NIST/Wikimedia Commons


Источник: Indicator

 

Последние сообщения на форуме:

[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 13, 2018, 23:55:34
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 13, 2018, 23:41:17
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 13, 2018, 23:35:32
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 13, 2018, 23:16:24
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 13, 2018, 23:11:10
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 12, 2018, 23:36:24
[Экономика] Re: Он вам не Димон от Новичёк Декабрь 12, 2018, 15:50:04
[Для компьютера] Re: Транзистор КТ-["315"], Что это, кто знает? от john Декабрь 12, 2018, 11:02:09
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 17:09:49
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:49:28
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:45:58
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:30:49
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:25:46
[Родители и дети - проблемы воспитания] Re: Дети и мобильные гаджеты от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:02:34
[Беседка] Re: Шутка юмора :) от digitalman Декабрь 11, 2018, 10:19:42
[Беседка] Re: КОРОВАНЫ[Тссс! Их можно грабить!]. от digitalman Декабрь 11, 2018, 09:55:24
[Для компьютера] Re: Транзистор КТ-["315"], Что это, кто знает? от digitalman Декабрь 11, 2018, 09:48:41
[Для компьютера] Re: Мобильная клавиатура. Разработка. Рабочие материалы. от digitalman Декабрь 11, 2018, 09:44:42
[Палата №6] Почемучка спрашивает: А где лучше жить - В Небоскрёбе или "Землескрёбе"? от digitalman Декабрь 11, 2018, 08:30:36
[Флейм] Все Полимеоы" просрали! от digitalman Декабрь 11, 2018, 07:59:03
 Rambler's Top100