Система скоординированных измерений — одно из величайших достижений человечества — мы должны придерживаться ее — Physics World

Система скоординированных измерений — одно из величайших достижений человечества — мы должны придерживаться ее — Physics World

Отметка времени: 19 мая 2023 г., 10:00

Стивен Джадж утверждает, что для стран было бы неправильно возвращаться к имперским мерам

прилавок с фруктами и овощами на рынке Боро в Лондоне
Балансировка акт Две системы измерения — имперская и метрическая — часто используются вместе в магазинах Великобритании. (С разрешения: iStock)

Когда я учился в начальной школе в 1960-х годах, измерения проводились в традиционных, или имперских, единицах измерения. Унция, фунт, стоун, дюйм, фут и так далее объединялись в числа, кратные 3, 4, 12, 14, 16 и… 1760 (одна миля равнялась 1760 ярдам) и часто имели странные определения. Фарлонг, например, произошел от длины, которую мог покрыть плуг, запряженный волами, и составлял 220 ярдов.

Начиная с 1974 года, долгожданное изменение произошло, когда это стало обязательным для школ Великобритании для обучения метрическим единицам — системе измерения, которая имела смысл, основанная на кратности 10. Причудливая лексика различных единиц была заменена префиксами, которые были одинаковыми, независимо от того, измеряли ли вы длину, время, массу или радиоактивность. Это простая система, которая работает от очень малого до очень большого.

За эту концепцию мы можем поблагодарить священника и естествоиспытателя из Нортгемптоншира. преподобный Джон Уилкинс (1614–1672). Один из величайших мыслителей своего поколения, в 1668 году он предложил систему измерения, основанную на универсальном эталоне длины и десятичной схеме. Это было одно из первых конкретных предложений по метрической системе измерения.

Его идеи не были восприняты сразу, но Уилкинс знал, что, по словам Екклесиаста, всему свое время под небом. Для метрической системы это время было Французской революцией. Измерения во Франции в 18 веке были беспорядочными, сотни местных систем приводили к бесчисленным мошенничествам. Справедливые меры и весы были одним из требований революционеров.

Действительно, в 1790 году Талейран, епископ Отенский, связался с британским парламентом, чтобы предложить принять единую систему измерений. Это предполагаемое англо-французское сотрудничество было отвергнуто британским парламентом, но французы все равно продолжили. Преимущества новой метрической системы были очевидны, и 20 мая 1875 года был подписан международный договор — Метрическая конвенция, устанавливающая метрическую систему измерений.

Конвенция также установила Международное бюро мер и весов (BIPM) для координации новой схемы. Одной из первых его задач было создание стандартного килограмма — металлического артефакта, который служил бы точкой отсчета для мира. Страны будут иметь копию артефакта, что позволит промышленности сравнить свой вес с копией. Изготовление стандартного килограмма оказалось сложной задачей, и, по сути, британская инженерная фирма, Джонсон Матти, было поручено помочь. Первый стандартный килограмм, известный как Международный прототип килограмм, находится в BIPM по сей день.

Однако метрическая система, известная как Système International d'Unités или просто «СИ» — пришлось расширить для удовлетворения потребностей промышленности. Было обнаружено, что необходимы только семь основных единиц (масса, длина, время, электрический ток, температура, сила света и количество вещества); все остальное может быть выражено в терминах этих единиц. Были разработаны методы для реализации стандартных единиц, которые полагались только на лежащую в их основе физику.

Правительство Великобритании должно осознать, что метрическая система имеет сильные британские корни, и должно приветствовать вклад британских ученых, а не воспринимать его как нечто «иностранное». 

Хотя килограмм по-прежнему трудно заменить, именно британский ученый Брайан Киббл помог найти решение. Базируется в Национальная физическая лаборатория в Теддингтоне, Великобритания, он разработал оригинальные весы, которые связывали измерение массы с силой, создаваемой электрическим током в катушке, и, следовательно, с постоянной Планка. Стандартный килограмм мог бы уйти в отставку изящно, и с 20 мая 2019 года все измерения были основаны на константах, описывающих мир природы. Видение Уилкинса сбылось.

«Глупость сверх всякой меры»

Я говорю обо всем этом, потому что завтра, 20 мая 2023 года, исполняется Всемирный день метрологии. Он отмечает годовщину подписания Метрической конвенции, которую Великобритания подписала в 1884 году, узаконив использование метрической системы несколькими годами ранее. В этом году тема метрология для поддержки глобальной продовольственной системы. Это включает в себя быстрое измерение массы для обеспечения правильной маркировки расфасованных пищевых продуктов, определение изотопного состава ценных пищевых продуктов (например, меда) для подтверждения их происхождения, а также обнаружение химического или биологического загрязнения.

Несмотря на успех метрической системы, в Великобритании остаются некоторые политики, которые — в эпоху после Брексита — на самом деле рассматривают вопрос о том, не лучше ли магазинам вернуться к имперским единицам измерения. Правительство даже провел опрос для оценки общественного мнения о возвращении к историческим мерам и весам, на который было получено более 100,000 XNUMX ответов. Однако действующее законодательство уже позволяет магазинам использовать традиционные единицы измерения, если также отображаются метрические единицы.

Конечно, нет ничего плохого в использовании старых единиц измерения вместе с SI, и в действующих правилах Великобритании нет ничего, что запрещало бы это. Фунт равен точно 0.45359237 кг, а дюйм равен ровно 2.54 см, поэтому две системы объединены. Мой местный паб продает пиво в пинтах, я покупаю бензин в литрах, указываю свой рост в футах и ​​дюймах, и я использую сантиметры или дюймы при резке дерева для проектов DIY, как мне удобно.

Наличие двух систем — это компромисс, который успешно работал десятилетиями. Помимо времени и денег, потраченных впустую на опрос, правительство Великобритании просто разжигает недовольство между теми, кто хочет вернуться к «старым добрым временам», и молодым поколением, которое хочет идти в ногу со временем.

Правительство Великобритании должно осознать, что метрическая система имеет сильные британские корни, и должно приветствовать вклад, который внесли британские ученые, а не воспринимать его как нечто «иностранное». Он должен прославлять науку о метрологии и рассматривать возможности, предлагаемые развитием инновационные инструменты на основе квантовой механики и повышение производительности за счет внедрения цифровых технологий. Гармонизированная система измерений — одно из величайших достижений человечества, и для любого правительства, продвигающего возвращение к старым путям, — безмерная глупость.

Выражаясь словами французского математика и философа маркиза де Кондорсе в 1791 году, метрическая система «для всех людей, на все времена».

Отметка времени:

Больше от Мир физики