Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 36 от 02 октября 2007 года

Новый виток страстей по поводу определения килограмма разгорелся перед очередной 23-й Генеральной конференцией по мерам и весам, которая состоится в ноябре этого года. На конференции, возможно, будет принято предварительное соглашение о новом определении базовых единиц системы СИ – килограмма, ампера, градуса и моля, а окончательно решение о переходе к новым эталонам пока планируется принять на следующей, 24-й конференции в 2011 году.

Проблемы с определением единицы массы килограмма и основанных на килограмме единиц назрели давно. «КТ» уже писала об этом четыре года назад (см. #497). Дело в том, что сегодня килограмм по определению в точности равен массе Международного прототипа килограмма, который представляет собой цилиндрическую гирю из 90 % платины и 10 % иридия высотой и диаметром 39 мм. Гиря была изготовлена еще в 1889 году и с тех пор хранится в сейфе в подвале Международного бюро мер и весов в городе Севр под Парижем.

У "главной гири всего человечества", разумеется, есть несколько рабочих копий, сравнивая с которыми изготавливают национальные эталоны, которых уже сделали около восьмидесяти штук. Платина дорога, и страны победнее могут заказать эталон из нержавеющей стали. Главную гирю достают из сейфа примерно раз в сорок лет и сравнивают с десятком национальных эталонов. И эти сравнения показали, что за сто с лишним лет ее масса уменьшилась примерно на 50 мкг, что на порядок больше точности изготовления копии. Впрочем, хранители "главной гири" считают, что, возможно, это не она стала легче, а национальные эталоны потяжелели – из-за того что их поверхность набрала грязи, которая якобы может проникнуть вместе с фоновой радиацией даже в сейфы хранилищ. Выяснить причину растущего расхождения массы копий с массой эталона до сих пор не удалось, и ничего лучше стандартизации сложной процедуры мытья гирь перед взвешиванием так и не придумано.

В 2005 году было принято решение об ускорении поисков нового кандидата на роль эталона массы килограмма, тем более что парижский эталон последний из эталонов, изготовленных человеком. От платиново-иридиевого эталона длины метра окончательно отказались еще в 1983 году, просто постулировав точное значение скорости света, что позволило заменить эталон длины гораздо более точным эталоном времени на атомных часах.

Но с заменой килограмма и привязкой единицы массы к фундаментальным физическим постоянным дела обстоят много хуже. Естественные природные единицы массы – массы определенных изотопов (например, углерода или кремния) – слишком малы по сравнению с килограммом. И пока эксперименты, так или иначе связанные с подсчетом количества атомов в монокристаллах этих веществ на порядок менее точны, чем нужно. А было бы заманчиво, как предлагают некоторые специалисты, просто постулировать точное значение числа Авогадро (~ 6,022 *1023), которое равно количеству атомов в двенадцати граммах углерода-12. Это позволит определить эталон через атомную массу этого изотопа.

Привязать единицу массы к энергии, воспользовавшись формулой E=mc2, еще труднее. Дело осложняется тем, что при определении нового эталона массы нужно удовлетворить множеству противоречивых требований – от соблюдения традиций до удобства и точности соответствующих экспериментов и согласованности с остальными эталонами. По-видимому, вместе с килограммом придется изменить определение и ряда других физических величин. И эти трудности дают пищу для новых страстей.

Многие недовольны консерватизмом умудренных многолетним опытом метрологов и даже пытаются взывать к общественности, чтобы пробить свои идеи. Например, предлагают определить число Авогадро именно как куб числа 84446886, и не важно, что пока от этого определения для практических измерений нет никакого проку. Так или иначе, но приемлемый выход из сложившейся ситуации наверняка будет найден, или решение отложат до проведения более точных экспериментов. ГА

Человечество все больше изменяет свойства Земли как среды обитания для населяющих ее видов. И речь идет не только о глобальном потеплении и химическом загрязнении. Немалый вклад в разрушение естественного порядка вещей вносят локальные физические изменения. Атомные станции «светят» не только радиацией, но и теплом, а ТЭЦ парадоксальным образом превратились не только в тепловые, но и в радиоактивные острова. Линии электропередач опутали сушу паутиной мощных электромагнитных полей. В радиоволновом диапазоне наша планета «фонит» так, что ее слышно далеко за пределами Солнечной системы. Все СМИ обошли удивительно красивые фотографии ночной Земли с сияющими городами, сделанные из космоса. Думаете, эти изменения не касаются живых существ, с которыми мы делим планету? К счастью, локальные изменения среды допускают локальные же решения, уменьшающие наносимый ими ущерб. Приведем один из отрадных примеров, ставший результатом сотрудничества двух голландских компаний – нефтегазодобывающей NAM и электротехнического гиганта Royal Philips Electronics.

NAM устанавливает в Северном море буровые платформы. Эти высокотехнологичные сооружения интенсивно освещаются. Свет электрических ламп привлекает пересекающих море птиц. Птицы бесцельно кружат вокруг платформ, садятся на них и в конце концов ослабевают так, что не могут добраться до берега.

Что делать? Ну, отказываться от освещения платформ ради каких-то птиц никто не будет, это понятно. Компания-хозяин вышек попыталась найти компромисс. Выяснилось, что дело в спектральном составе света. Синее освещение не сбивает птиц с толку, но плохо подходит людям – и острота зрения снижается, и красные огнетушители хуже заметны. Однако когда проблема была правильно сформулирована (найти спектральный состав света, подходящий и для птиц, и для людей), решить ее оказалось нетрудно.

Возле голландского острова Влиланд уже установлена морская платформа, освещаемая комбинацией люминесцентных и газоразрядных ламп. Результирующий зеленоватый свет не мешает ни людям, ни пернатым. Итоги наблюдений за перелетными птицами можно будет подвести лишь осенью, но уже сейчас компании утверждают, что влияние света на птичьи стаи резко уменьшилось. Довольные собой, фирмы рассылают пресс-релизы, формирующие их «зеленый», под свет ламп, образ.

Хорошее начинание? Хорошее. Хотя… почему-то хочется большего, не дополнительных затрат отдельных преуспевающих компаний, а изменения отношений человечества с природой. Как утверждал Зигмунд Фрейд, "техническая экспансия человечества является сублимированным, то есть принявшим культурно приемлемые формы, садизмом". Будем радоваться тому, что садист решил позаботиться о состоянии здоровья своей жертвы? ДШ