Юрий Вебер - Разгаданный секрет

Физикам удалось сравнить длину метра с длиной световой волны и выразить соотношение между ними точным числом. И в наиболее чистом, убедительном виде сумела произвести это сравнение советский ученый-оптик Мария Федоровна Романова со своими сотрудниками. Красный цвет паров металла кадмия служил в этих опытах источником волн - красная заря новой метрологии. Более полутора миллионов этих крошечных волн уложилось в одном метре. А если говорить точнее, то 1 553 164,13. Число это постоянно. Длина световой волны всюду оказывается одинаковой. По желанию ее всегда можно получить, не выходя из лаборатории. И ошибка между двумя результатами будет меньше даже одной двухмиллионной - степень точности, о которой говорят, что «точнее и не нужно».

Так над метром-прототипом, с его условными штриховыми отметками, появился контролер - световой эталон. Незыблемый, непогрешимый.

Но как же передать от него меру длины по всей бесконечно разветвленной цепи средств измерения - всем инструментам, приборам, рабочим калибрам? От метра-прототипа передача размера происходит по принципу «от штриха до штриха». Сначала это длина между двумя штрихами на стержне прототипа, и на стержнях государственных эталонов, и на стержнях-свидетелях. А потом на образцовых мерах эта длина делится также штрихами на более мелкие промежутки - на сантиметры, миллиметры. И от них передается всем шкалам и линейкам, по которым отсчет также ведут от штриха до штриха. Потому и меры эти названы штриховыми.

Совсем иначе передается размер от световой волны. В том же Всесоюзном институте метрологии, где покоится «метр 28», в соседней лаборатории, вам покажут хорошенькую аккуратную шкатулку: «Вот здесь хранятся передатчики светового эталона». Вы открываете крышку- и что же! Там, в шкатулке, в бархатных гнездышках, лежат такие же плитки, какие мы только что видели в цехе московского завода «Калибр».

Плитки - так говорят на заводе ради простоты. У плиток есть и свое высокоученое название: плоско-параллельные концевые меры длины. В этом несколько громоздком термине запечатлен как бы сгусток их замечательных свойств.

Плитки - плоские. Каждая их сторона безукоризненно плоская. Настолько плоская, насколько вообще при современных средствах возможно приблизиться к идеальной. геометрической плоскости. А противоположные стороны между собой строго параллельны. Хорошая плитка не может отклониться от этого условия даже на десятую долю микрона. Именно эта плоско-параллельность и делает плитку той превосходной пластиной, которую можно измерить с помощью интерференции световых волн. Плоско-параллельность позволяет плитке стать передатчиком светового эталона. И эта же плоско-параллельность держит строго приданный плитке размер.

Каждая плитка имеет свой определенный размер. Он заключен между ее противоположными, параллельными плоскостями, от одной стороны до другой, от конца до конца. Поэтому плитки и называются концевыми мерами длины. Ими мерят так же, как и концевым инструментом. Ну, скажем, как калибром-пробкой, вставляя ее в отверстие изделия, или как калибром-скобой, обнимая ее концами вал. От конца до конца. Этим они и отличаются от мер штриховых, от шкал и линеек, где размер заключен от штриха до штриха.

А говоря попросту, размер плитки - это ее толщина. Бывают плитки размером всего в полмиллиметра: совсем тоненькая пластинка. Другие плитки - всё толще и толще. Есть плитки и в сто миллиметров и даже больше - этакий маленький стальной кирпичик. Здесь уж толщина становится такой большой, что хочется назвать ее высотой, хотя по геометрии это одно и то же.

Одна плитка отличается от другой на целый миллиметр, другая - на половину, третья - на сотую долю миллиметра. А есть плитки, размер которых выражен в тысячных долях миллиметра, в микронах. Так плитки ведут наши измерения к микронной точности.

Разумеется, плиток в микрон или в несколько микронов не делают. Да это и невозможно. Стальная пластинка такой толщины перестает практически существовать. Микронные размеры прибавляют к более крупным плиткам. Скажем, плитка в один миллиметр и плюс еще один микрон. Или плюс еще два микрона… Микроны тут едут сверх, как добавочные пассажиры.

Рассказывая о плитках, мы все время будем иметь дело с подобной величиной: микрон, доли микрона.

Микрон! Как его представить? Вероятно, все знают, что микрон - тысячная часть миллиметра. Но пока это только голое математическое понятие. А что реальное стоит за ним для наших ощущений, для людей, которым в работе с плитками приходится непрестанно следить за микронами?

Микрон нельзя увидеть. Попробуйте мысленно разделить расстояние между самыми малыми черточками на линейке, обозначающими миллиметр, еще на тысячу частей. Это даже нельзя вообразить.

Микрон нельзя нащупать. Даже самые чувствительные пальцы не могут обнаружить возвышение в несколько микронов.

Тончайшая паутинка - это уже более десятка микронов. Кусок золота, расплющенный до толщины одного микрона, становится прозрачным, как стекло.

Так будем помнить об этой неуловимости микронов, как бы часто ни мелькали они в нашем рассказе. Пусть не примелькаются! Недаром старший мастер Виктор Иванович Дунец с такой откровенной гордостью назвал плитки «инструментом высшей точности».

Но как же мерить, если каждая плитка имеет только один свой размер? Мерить-то приходится самые разные величины. Сколько же понадобится плиток, если держать их на любой случай! Но этого и не нужно. Плитки можно складывать одну с другой, как две арифметические величины. Плитку на плитку, словно кирпичики. Так и получается богатейшая гамма всевозможных размеров.

Один инженер произвел кропотливый математический подсчет: он вывел, что из набора в сотню плиток можно составить до двухсот тысяч различных размеров. И не забудем опять: с микронной точностью!

Тогда - другой вопрос. Хорошо сказать - «складывать, как кирпичики». Но это же неудобно. Чтобы верно измерять, надо орудовать инструментом свободно. Стопку плиток надо передвигать, поднимать, наклонять… Все же рассыплется. Что же это за инструмент?

Вот тут-то мы и встречаемся с одной из самых любопытных загадок маленькой плитки.

Виктор Иванович выбирает из ящичка несколько плиток и легким, скользящим движением накладывает, надвигает одну на другую. Их уже целый столбик.

- Тридцать четыре миллиметра семнадцать сотых и плюс еще пять тысячных - пять микронов, - говорит он, протягивая мне столбик. - Можете пользоваться. Хотите, наберем другую величину, по заказу.

Принимая плитки, я боюсь сделать лишнее движение, чтобы не поколебать их хрупкую пирамиду. Но Виктор Иванович вдруг хватает меня за кисть и резко поворачивает ее вниз. Мгновенный ужас охватывает меня: сейчас все полетит, рухнет на пол…