На днях интернет–пользователи наблюдали за необычной трансляцией из французского Версаля: на 26–й Генеральной конференции по мерам и весам утверждали новый эталон килограмма. Международная система единиц, известная нам еще со школы как система СИ, в последнее время пережила период серьезного обновления. Килограмм, к слову, оставался единственной мерой, эталоном которой служил физический объект, то есть что–то, к чему можно прикоснуться. И сейчас вместо цилиндра из платиново–иридиевого сплава, который хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр недалеко от Парижа, эту роль возьмет на себя универсальная формула, основанная на принципах квантовой физики. Но не стоит волноваться: на нашей жизни это никак не отразится, и килограмм овощей или сахара останется прежним.
Что не так со старым образцом?
Ученые уверены: за долгое время существования эталона килограмма его масса изменилась, что влияет на точность измерений. Дело в том, что понятие грамма было введено еще в 1795 году и равнялось весу одного кубического сантиметра воды. Несложные вычисления показывают, что килограмм в таком случае равен одному кубическому дециметру воды. Но тут физики столкнулись с непростой задачкой: воспроизвести точное взвешивание литра воды при температуре ноль градусов оказалось, мягко говоря, непросто. Поэтому на основе измерений был создан сначала платиновый, а затем платиново–иридиевый цилиндр, который и по сей день хранится за семью печатями в Международном бюро мер и весов. Эталон просто так не потрогаешь: доступ к нему есть лишь у трех человек (директора Международного бюро мер и весов, руководителя Архива Франции и председателя Международного комитета мер и весов), причем все трое должны одновременно повернуть ключи в замке, чтобы открыть таинственную дверь. При этом национальные лаборатории метрологии хранят копии этого цилиндра, чтобы настраивать весы в своих странах, и каждые 40 лет привозят копии в Париж для проверки на соответствие оригиналу. Все бы ничего, но уже в конце прошлого века ученые пришли к выводу, что эталон постепенно теряет массу, то есть за последние 100 лет условный килограмм стал легче как минимум на десятки микрограммов. Беспокоил физиков и другой момент: случись в хранилище пожар, в результате которого эталон килограмма расплавится от высокой температуры, возможность проверять подлинность измерений будет утеряна. Результатом мог бы стать сценарий постапокалиптического фильма: мир погрузится в хаос, поскольку от измерения килограмма зависят многие производные единиц измерения — ньютон, паскаль, ватт, джоуль, вольт, зиверт...
Что теперь?
Как остальные единицы?
Килограмм был не единственной единицей измерения, которая на днях открыла для себя новую страницу в истории. По–другому теперь будут измерять также кельвин (термодинамическая температура), ампер (сила электрического тока) и моль (количество вещества). Чуть раньше новые стандарты заполучили секунда и метр, а вместе с ними и кандела, с помощью которой измеряют силу света. Секундой считалась 1/86.400 доли средней длительности дня, а сейчас — время, необходимое для 9.192.631.770 вибраций атома цезия. Что же касается метра, то на смену 1/10.000.000 доли от расстояния между экватором и Северным полюсом пришла длина, пройденная светом в вакууме за 1/299.792.458 секунд. Директор Международного бюро мер и весов Мартин Милтон, подчеркивая исторический момент именно для килограмма, заявил об окончательном отказе от связи системы СИ с артефактами. Больше никаких предметов — только формулы.
На деле это выглядит так: если раньше люди в разных странах договаривались о том, что тот или иной осязаемый объект имеет эталонную массу или длину, то теперь предметом договоренности стал протокол. И вместо того чтобы делать точно такую же гирю, как в лаборатории, достаточно провести определенный опыт и настроить приборы. Особенно смелые новаторы выделяют еще одно достоинство нового подхода: договоренность об эталоне массы теперь несложно передать какой–либо инопланетной цивилизации, чтобы говорить с ней на одном языке физики и перейти к одинаковым единицам массы без всякого обмена гирьками.
