Այսօր ակնհայտ է թվում, որ Ռուսաստանում և Աֆրիկայում մեկ կիլոգրամ շաքարավազը կլինի մեկ կիլոգրամ շաքար: Դուք կզարմանաք, երբ իմանաք, որ ընդամենը 200 տարի առաջ 1 պուդը տարբեր կշռում էր նույնիսկ հարևան գավառներում։ Մեզ ընդհանուր հայտարարի է բերել միջազգային SI համակարգը, որն այսօր գործում է աշխարհի երկրների մեծ մասը։ Բայց միշտ չէ, որ այդպես է եղել։ Չափման ստանդարտների և միասնական SI համակարգի ներդրման պատմության մասին՝ ավելի ուշ՝ հոդվածում։
Ինչու՞ են մեզ անհրաժեշտ չափանիշները:
Քաղաքակրթության զարգացմանը հայտնի են բազմաթիվ չափորոշիչներ և չափորոշիչներ, որոնք փոխվել են դարերի ընթացքում: Օրինակ՝ Հին Եգիպտոսում քաշի չափանիշը կիկկարն է, Հին Հռոմում՝ տաղանդը, Ռուսաստանում՝ պուդը։ Եվ այս բոլոր միջոցները, որոնք փոխարինում էին միմյանց, պահանջում էին մարդկությունից համաձայնության գալ ֆիզիկական պարամետրերի ընդհանուր միավորների շուրջ, որոնք համեմատելի կլինեն մեկ պայմանագրային միավորի (ստանդարտի) հետ բոլորի համար::
Գիտական և տեխնոլոգիական առաջընթացի զարգացման հետ մեկտեղ չափորոշիչների նման միասնական համակարգի անհրաժեշտությունը միայն մեծացավ: Սկսած առևտրատնտեսական գործունեության ոլորտից՝ ստանդարտների այս համակարգը դարձել էանհրաժեշտություն բոլոր այլ ոլորտներում՝ շինարարություն (գծագրեր), արդյունաբերական (օրինակ՝ համաձուլվածքների միասնություն) և նույնիսկ մշակութային (ժամանակային ընդմիջումներ):
Ինչպես է որոշվել հաշվիչը
Գրեթե մինչև 17-րդ դարի վերջը տարբեր երկրներում երկարության չափումները տարբեր էին։ Բայց հիմա եկել է ժամանակը, երբ գիտության զարգացումը պահանջում էր երկարության մեկ չափանիշ՝ կաթոլիկ մետրը։
Առաջին չափանիշն առաջարկել է բրիտանացի գիտնական և փիլիսոփա Ջոն Ուիլկինսը` որպես երկարության միավոր ընդունել ճոճանակի երկարությունը, որի պարբերության կեսը հավասար է մեկ վայրկյանի: Բայց արագ պարզ դարձավ, որ այս արժեքը մեծապես տատանվում է կախված չափման վայրից։
1790 թվականին Ֆրանսիայի Ազգային ժողովը, այն ժամանակվա նախարար Թալեյրանի առաջարկով, ընդունեց հաշվիչի մեկ չափանիշ, 1791 թվականին Ֆրանսիայի Գիտությունների ակադեմիան արդեն որպես երկարության չափորոշիչ ընդունեց տասը միլիոներորդ մասը։ հեռավորությունը հասարակածի և Հյուսիսային բևեռի միջև, որը չափվում է Փարիզի միջօրեականի երկայնքով: Համաձայն եմ, բավականին դժվար է։
Հանգիստ փորձերը շարունակվում են
Ժամանակակից SI համակարգի նախատիպը Ֆրանսիայի մետրային համակարգն էր, որն առաջարկվել էր 1795 թվականին Ազգային կոնվենցիայի կողմից՝ մշակելու այն ժամանակվա առաջատար գիտնականների կողմից։ Աշխատել է երկարության և զանգվածի ստանդարտների մշակման վրա՝ Չ. Կուլոն, Ջ. Լագրանժ, Պ.-Ս. Լապլասը և ուրիշներ։ Մի քանի առաջարկ եղավ, բայց միջօրեականը դեռ չափվում էր։ Իսկ առաջին մետրի ստանդարտը արվել է արույրից 1975 թվականին։
Եվ այնուամենայնիվ 1799 թվականի հունիսի 22-ը պետք է համարել միջոցառումների միասնական համակարգի ծննդյան օր և ժամանակակից SI միավորների համակարգի նախատիպը: Հենց այդ ժամանակ Ֆրանսիայում պատրաստում էին պլատինմետրի և կիլոգրամի առաջին չափորոշիչները։
Անցնում են տարիներ, հայտնվում են միավորների Գաուսի բացարձակ համակարգը (1832) և Մաքսվելի և Թոմսոնի բազմաթիվ միավորների նախածանցները:
Եվ 1875 թվականին 17 պետություններ ստորագրեցին հաշվիչի կոնվենցիան: Այն հաստատեց Միջոցառումների միջազգային բյուրոն և Միջազգային միջոցառումների կոմիտեն, և սկսեց իր գործունեությունը կշիռների և չափումների գլխավոր կոնֆերանսը։ 1889 թվականին իր առաջին համաժողովում ընդունվեց առաջին միասնական մետրային համակարգը՝ հիմնված մետրի, կիլոգրամի, երկրորդի վրա:
Հենանիշների պատմությունը շարունակվում է
Էլեկտրաէներգիայի և օպտիկայի զարգացումը ստանդարտների հայեցակարգում սեփական ճշգրտումներ է անում: Գիտությունը կանգ չի առնում և պահանջում է չափման նոր միավորներ։
1954 թվականին Կշիռների և չափումների տասներորդ գլխավոր կոնֆերանսում ընդունվեց վեց միավոր՝ մետր, կիլոգրամ, վայրկյան, ամպեր, կանդելա, աստիճան Կելվին։ 1960 թվականին այս համակարգը ստացել է Systeme International d'Unites անվանումը, իսկ 1960 թվականին ընդունվել է միավորների միջազգային համակարգի ստանդարտը, որը հապավում է SI։ Ռուսալեզու «SI» նշանակում է միջազգային համակարգ: Սա SI չափման համակարգն է, որն այսօր օգտագործում է ամբողջ աշխարհը: Բացառություն էին կազմում ԱՄՆ-ը, Նիգերիան, Մյանմարը։
ՍԻ համակարգի սահմանում
Անմիջապես պետք է նշել, որ սա ստանդարտների միակ համակարգը չէ։ Կիրառական ֆիզիկայի որոշ ճյուղեր օգտագործում են միավորների այլ համակարգեր։
Այսօր Ֆիզիկական մեծությունների միջազգային համակարգը SI-ն ամենաշատ օգտագործվող մետրային համակարգն է աշխարհում: Դրա պաշտոնական մանրամասն նկարագրությունը ներկայացված է«SI բրոշյուր» (1970)։ Պաշտոնական սահմանումը «Միավորների միջազգային համակարգը SI-ն միավորների համակարգ է, որը հիմնված է Միավորների միջազգային համակարգի վրա՝ անունների և նշանների հետ միասին, ինչպես նաև նախածանցների մի շարք … կիրառման կանոններով …»:
Հիմնական համակարգ
SI միավորների սկզբունքները հետևյալն են.
- Սահմանված է ֆիզիկական մեծությունների յոթ հիմնական միավոր: SI համակարգում դրանք չեն կարող ստացվել այլ մեծություններից: Դրանք են՝ կիլոգրամ (քաշ), մետր (երկարություն), վայրկյան (ժամանակ), ամպեր (հոսանք), կելվին (ջերմաստիճան), մոլ (նյութի քանակություն), կանդելա (լույսի ինտենսիվություն):
- Որոշվում են հիմնական SI համակարգի արժեքներից ստացված մեծություններ, որոնք ստացվում են հիմնական մեծությունների հետ մաթեմատիկական գործողություններով։
- Սահմանված են քանակների նախածանցները և դրանց օգտագործման կանոնները: Նախածանցները նշանակում են, որ միավորը պետք է բաժանվի / բազմապատկվի մի ամբողջ թվով, որը 10-ի հզորություն է։
Իմաստը կյանքում և գիտության մեջ
Ինչպես արդեն նշվեց, աշխարհի երկրների մեծ մասն օգտագործում է SI միավորներ: Նույնիսկ եթե սովորական կյանքում նրանք օգտագործում են երկրի համար ավանդական միավորներ, դրանք որոշվում են SI համակարգի փոխակերպմամբ՝ օգտագործելով ֆիքսված գործակիցներ։
SI համակարգի բոլոր հիմնական միավորները սահմանվում են ֆիզիկական հաստատունների կամ երևույթների միջոցով, որոնք անփոփոխ են և կարող են վերարտադրվել աշխարհի ցանկացած կետում բարձր ճշգրտությամբ: Միակ բացառությունը կիլոգրամն է, որի ստանդարտն առայժմ մնում է միակ ֆիզիկական նախատիպը։
MKS միավորների համակարգ (մետր, կիլոգրամ,երկրորդ) թույլ է տալիս լուծել մեխանիկայի, թերմոդինամիկայի և տեսական ֆիզիկայի և գործնական գիտության այլ ոլորտների խնդիրներ։
Բայց որոշ արդյունաբերություններում (օրինակ, էլեկտրադինամիկայի ոլորտում) SI համակարգը կորցնում է այլ մետրային համակարգեր: Ահա թե ինչու աշխարհում կան մի քանի մետրային համակարգեր, որոնց արժեքները որոշ չափով կապված են հիմնական ստանդարտների հետ՝ կիլոգրամ, մետր և երկրորդ։
SI միավոր
Հիմնական միավորները (հիշենք. դրանք յոթն են) և դրանց անվանումները ներկայացված են աղյուսակում, բայց դրանք բոլորիս քաջ հայտնի են: Այս համակարգում միավորների անունները գրվում են փոքրատառով, իսկ միավորների նշանակումից հետո կետ չի դրվում։
Ստացված միավորները (դրանցից 22-ն է) արտահայտվում են մաթեմատիկական հաշվարկներով և բխում են ֆիզիկական օրենքներից: Օրինակ՝ արագությունը այն տարածությունն է, որը մարմինը անցնում է ժամանակի միավորի համար՝ մ/վ: Որոշ ածանցյալ միավորներ ունեն իրենց անունները (ռադիան, հերց, նյուտոն, ջոուլ) և դրանք կարող են գրվել տարբեր ձևերով:
Կան միավորներ, որոնք ներառված չեն SI համակարգում, սակայն թույլատրվում է օգտագործել միասին: Դրանք հաստատված են Կշիռների և չափումների մասին ընդհանուր կոնվենցիայով։ Օրինակ՝ րոպե, ժամ, օր, լիտր, հանգույց, հեկտար։
Թույլատրվում է նաև օգտագործել լոգարիթմական արժեքների միավորներ, ինչպես նաև հարաբերական: Օրինակ՝ տոկոս, օկտավա, տասնամյակ։
Թույլատրվում է նաև լայնորեն օգտագործվող արժեքների օգտագործումը: Օրինակ՝ շաբաթ, տարի, դար։
Կան նախագծված կոնվեկտորներ տարբեր համակարգերից արժեքները փոխարկելու համար: Նրանք շատ են, բայց նրանք բոլորն էլ ապավինում ենմիատեսակ մետրային արժեքներ։
Միջազգային SI համակարգի առավելությունները
Այս համակարգի ունիվերսալությունն ակնհայտ է։ Բոլոր ֆիզիկական երևույթները, կառավարման և տեխնիկայի բոլոր ճյուղերը ծածկված են քանակների մեկ համակարգով։ Միայն SI համակարգը տալիս է կարևոր և հեշտ օգտագործման միավորներ:
Համակարգը բնորոշ է ճկունությանը, որը թույլ է տալիս օգտագործել արտահամակարգային միավորներ, և զարգացման հնարավորությունը. անհրաժեշտության դեպքում, SI արժեքների քանակը կարող է ավելացվել: Միավորները ենթակա են ճշգրտման՝ համաձայն միջազգային պայմանագրերի և չափման տեխնոլոգիաների զարգացման մակարդակի։
Միավորների միավորումը ստիպել է այս համակարգը լայնորեն կիրառվել (ավելի քան 130 երկրներում) և ճանաչվել բազմաթիվ ազդեցիկ միջազգային կազմակերպությունների կողմից (ՄԱԿ, ՅՈՒՆԵՍԿՕ, Մաքուր և կիրառական ֆիզիկայի միջազգային միություն):
SI համակարգը մեծացնում է դիզայներների և գիտնականների արտադրողականությունը, պարզեցնում և հեշտացնում է կրթական գործընթացը և միջազգային շփումների պրակտիկան բոլոր ոլորտներում:
Վերջին ֆիզիկական նախատիպ
SI համակարգի բոլոր միավորները սահմանվում են ֆիզիկական հաստատուններով: Բացառություն է կազմում կիլոգրամը։ Միայն այս ստանդարտը մինչ այժմ ունի իր ֆիզիկական նախատիպը և այն առանձնանում է չափման միավորների բարակ գծում:
Կիլոգրամի ստանդարտը գլան է, որը պատրաստված է 9 մասի պլատինի և 1 մասի իրիդիումի համաձուլվածքից: Նրա զանգվածը համապատասխանում է մեկ լիտր ջրին իր ամենաբարձր խտությամբ (4 աստիճան Ցելսիուս, ստանդարտ ճնշում ծովի մակարդակից): 1889 թվականին պատրաստվել է դրանցից 80-ը, որից 17-ըփոխանցվել է մետրային կոնվենցիան ստորագրած երկրներին։
Այսօր այս ստանդարտի բնօրինակը երեք կնքված պարկուճների տակ գտնվում է Սևր քաղաքում՝ Փարիզի ծայրամասում, Կշիռների և չափումների միջազգային բյուրոյի սեյֆում: Ամեն տարի այն հանդիսավոր կերպով հանվում և հաշտվում է։
Կիլոգրամի ստանդարտի ռուսերեն տարբերակը գտնվում է Չափագիտության համառուսաստանյան գիտահետազոտական ինստիտուտում։ Մենդելեև (Սանկտ Պետերբուրգ). Սրանք 12 և 26 նախատիպերն են։
Ձեր iPhone-ը կփչանա SI համակարգում զանգվածային ստանդարտի կորստի պատճառով
Մարդկության ողջ մետրային համակարգը այսօր վտանգի տակ է: Եվ դա տեղի է ունենում, քանի որ միայն ֆիզիկապես գոյություն ունեցող միակ ստանդարտը արագ «նիհարելն» է:
Փորձնականորեն ապացուցված է, որ յուրաքանչյուր դարում կիլոգրամի չափանիշը թեթևանում է 3 x 10−8 կիլոգրամով: Դա պայմանավորված է տարեկան հետազոտությունների ժամանակ ատոմների անջատմամբ։ Ակնհայտ է, որ այս արժեքի հաստատունի խախտումը անպայման կհանգեցնի մյուս բոլոր արժեքների փոփոխությանը:
Իրավիճակը փրկելու կոչված է «Էլեկտրոնային կիլոգրամ» նախագիծը (Ստանդարտների և տեխնոլոգիաների ազգային ինստիտուտ, ԱՄՆ), որը նախատեսում է այնպիսի հզորության սարքի ստեղծում, որը կարող է էլեկտրամագնիսական դաշտում բարձրացնել 1 կիլոգրամ զանգված։ Ստեղծման աշխատանքները դեռ շարունակվում են։
Մյուս ուղղությունը 2250 x 281489633 ածխածնի-12 ատոմներից բաղկացած խորանարդ է: Նրա բարձրությունը կլինի 8,11 սանտիմետր եւ ժամանակի ընթացքում չի նվազի։ Այս նախագիծը նույնպես մշակման փուլում է։
Հետաքրքիր փաստեր ստանդարտների մասին և ոչ միայն
Ժամանակը հաստատուն արժեք է: ՄեջՄեր մոլորակի բոլոր ժամային գոտիներում ժամանակը որոշվում է UTC համընդհանուր ժամանակի համեմատ: Հետաքրքիր է, որ այս հապավումը վերծանում չունի։
Նավաստինները շարունակում են օգտագործել միավորի «հանգույցը»: Քչերը գիտեն, բայց այս միավորը երկար պատմություն ունի: Նավերի արագությունը չափելու համար նախկինում օգտագործվում էր նույն հեռավորության վրա կապած հանգույցներով գերան։ Ժամանակակից արագաչափերը շատ ավելի կատարյալ են դարձել, բայց անունը պահպանվել է։
Իսկ ավտոտրանսպորտային միջոցների ձիաուժի չափումը նույնպես հիմնված է իրական փաստի վրա. Գոլորշի շարժիչի գյուտարար Ջեյմս Ուայթը այս կերպ ցույց տվեց իր հայտնագործության առավելությունները։ 1 ձիաուժից ցածր նա հաշվարկել է բեռի զանգվածը, որը ձին կբարձրացնի րոպեում։
