ПЕРЕОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕРЫ
16 ноября 2018 года на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в Версале окрестностях-Парижа путем голосования принято историческое решение об изменении определений четырех из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) - килограмма, ампера, кельвина и моля. Но на практике это решение вступит в силу 20 мая 2019 года, во Всемирный день метрологии.
Таким образом килограмм был "отвязан" от рукотворного артефакта-эталона (цилиндра из платино-иридиевого сплава ), и теперь определяется через постоянную Планка.
С этого момента все единицы системы "СИ" привязаны к абстрактным математическм константам и/или к фундаментальным физическим константам, как это и было ранее определено Международным комитетом мер и весов (МКМВ) в 2005 году, после того как было обнаружено, что международный эталон килограмма с течением времени дает отличия в массе.
А в 2011 году 24-я ГКМВ пришла к соглашению, что килограмм должен быть переопределен на основе постоянной Планка.
Для этого установили провести оценку значения постоянной Планка тремя разными независимыми колективами ученых двумя разными экспериметальными методами с высокой точностью.
Один из методов реализовали специалисты Национального института стандартов и технологий (NIST, США) которые решили использовать для уточнения постоянной Планка весы Киббла. Их конструкция была разработана Брайаном Кибблом, специалистом Национальной физической лаборатории Великобритании, еще в 1975 году. В таких весах поддон, на который устанавливается эталон, прикреплен к катушке, расположенной между двумя сильными постоянными магнитами. Подавая ток на катушку, ученые создают магнитное поле, которое при определенной силе тока уравновешивает силу тяжести, действующую на груз. Поскольку масса эталона и величина подаваемого на катушку тока известны, с помощью уравнения ватт-баланса можно вычислить постоянную Планка с высокой точностью.
А в итоге, определение килограмма увязано с количеством электромагнитной энергии, необходимой для того, чтобы уравновесить объект соответствующей массы. Эталонную гирю заменят электрический ток и напряжение, пропорциональное силе создаваемого ей гравитационного поля.
Подробнее об этом методе показано в данном видеоролике:
Второй подход разработали в Национальном метрологическом институте Германии с участием российских исследователей, который завершился в 2010 году.
Там создали практически идеально гладкие сферы из монокристала изотопа кремния28 (28SI) диаметром около 93,5 миллиметра с шероховатостью, не превышающей трех десятых нанометра, и отклонениями от сферической формы до нескольких десятков нанометров. Кремний был выбран из-за того, что благодаря развитой полупроводниковой промышленности существуют методы получения кремниевых объектов практически идеального строения.
Поскольку сферу можно считать практически идеальной с точки зрения кристаллического строения и состава, а ее масса равна массе эталона килограмма, то, точно измерив ее размер, период кристаллической решетки и плотность упаковки атомов, ученые могут узнать количество атомов в ней. Исходя из этого можно получить число Авогадро, а затем постоянную Планка.
Подробнее об этом методе показано в данном видеоролике:
Из двух методов был выбран метод весов Киббла, тк с кремниевой сферой возникли сложности, напоминающие сложности нынешнего эталона - со временем сфера теряет часть своих атомов и кроме того, на ней образуется пленка оксида кремния.
Но тем не менее результаты всех трех замеров немного, но отличались.
Это вызвало споры насчет того, как следует согласовать эти результаты. В конце концов физики, не сумев договориться, заново провели эксперименты, ликвидировали все источники погрешностей, смогли сблизить значения постоянной Планка и добиться требуемой точности - вероятность ошибки составляет всего 12 частей на миллиард.
В дальнейшем же всё будет определятся изготовлением всё более точных и точных весов Киббла, с помощью которых можно будет ещё более точно определить постоянную Планка.
Поэтому в итоге приняли решение голосованием о переопределении меры килограмма и ещё трех величин Международной системы единиц"СИ".
P. S. Необходимое дополнение:
В России введение метрической системы связано с именем Дмитрия Ивановича Менделеева, создавшего в 1893 году Главную палату мер и весов и вообще немало сделавшего для развития метрологии. Свой интерес к точным измерениям он объяснял так: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры".
А в данном событии и выборе метода весов Киббла на котором остановились ученые с мировозренческой точки зрения интересно то, что энергия как мера перехода и взаимодействия материи из одной формы в другую в виде электромагнитной энергии теперь применяется для определения меры килограмма. Т.е. электроэнергия уравновешивает (определяет) килограмм, в отличие от прежнего килограмма в виде "инварианта" металлического цилиндра.
И это является показателем того, что многие современные гуманитарные науки без системы измерений - метрологически несостоятельны, а потому перманентно генерируют кризисы в различных сферах деятельности. И в особенности такая социально значимая "наука" как экономика, где нет адекватного выражения стоимости денег, через которые можно точно выразить соотношение товаров и услуг. Хотя импирически уже ясно, что в наше время в отличие от прошлых веков практически все товары и услуги теперь производятся так же с участием электроэнергии.
Поэтому электроэнергия и есть инвариант прейскуранта всех товаров и услуг. А значит адекватно стоимость денег возможно точно выразить через электроэнергию, а не через металл в виде золота, как это было прежде! Необходимо только понимание и воля для достижения согласия людей при принятии такого метода определения стоимости денег, как это произошло с переопределением мер международных систем единиц (СИ).
Таким образом килограмм был "отвязан" от рукотворного артефакта-эталона (цилиндра из платино-иридиевого сплава ), и теперь определяется через постоянную Планка.
С этого момента все единицы системы "СИ" привязаны к абстрактным математическм константам и/или к фундаментальным физическим константам, как это и было ранее определено Международным комитетом мер и весов (МКМВ) в 2005 году, после того как было обнаружено, что международный эталон килограмма с течением времени дает отличия в массе.
А в 2011 году 24-я ГКМВ пришла к соглашению, что килограмм должен быть переопределен на основе постоянной Планка.
Для этого установили провести оценку значения постоянной Планка тремя разными независимыми колективами ученых двумя разными экспериметальными методами с высокой точностью.
Один из методов реализовали специалисты Национального института стандартов и технологий (NIST, США) которые решили использовать для уточнения постоянной Планка весы Киббла. Их конструкция была разработана Брайаном Кибблом, специалистом Национальной физической лаборатории Великобритании, еще в 1975 году. В таких весах поддон, на который устанавливается эталон, прикреплен к катушке, расположенной между двумя сильными постоянными магнитами. Подавая ток на катушку, ученые создают магнитное поле, которое при определенной силе тока уравновешивает силу тяжести, действующую на груз. Поскольку масса эталона и величина подаваемого на катушку тока известны, с помощью уравнения ватт-баланса можно вычислить постоянную Планка с высокой точностью.
А в итоге, определение килограмма увязано с количеством электромагнитной энергии, необходимой для того, чтобы уравновесить объект соответствующей массы. Эталонную гирю заменят электрический ток и напряжение, пропорциональное силе создаваемого ей гравитационного поля.
Подробнее об этом методе показано в данном видеоролике:
Click to viewВторой подход разработали в Национальном метрологическом институте Германии с участием российских исследователей, который завершился в 2010 году.
Там создали практически идеально гладкие сферы из монокристала изотопа кремния28 (28SI) диаметром около 93,5 миллиметра с шероховатостью, не превышающей трех десятых нанометра, и отклонениями от сферической формы до нескольких десятков нанометров. Кремний был выбран из-за того, что благодаря развитой полупроводниковой промышленности существуют методы получения кремниевых объектов практически идеального строения.
Поскольку сферу можно считать практически идеальной с точки зрения кристаллического строения и состава, а ее масса равна массе эталона килограмма, то, точно измерив ее размер, период кристаллической решетки и плотность упаковки атомов, ученые могут узнать количество атомов в ней. Исходя из этого можно получить число Авогадро, а затем постоянную Планка.
Подробнее об этом методе показано в данном видеоролике:
Из двух методов был выбран метод весов Киббла, тк с кремниевой сферой возникли сложности, напоминающие сложности нынешнего эталона - со временем сфера теряет часть своих атомов и кроме того, на ней образуется пленка оксида кремния.
Но тем не менее результаты всех трех замеров немного, но отличались.
Это вызвало споры насчет того, как следует согласовать эти результаты. В конце концов физики, не сумев договориться, заново провели эксперименты, ликвидировали все источники погрешностей, смогли сблизить значения постоянной Планка и добиться требуемой точности - вероятность ошибки составляет всего 12 частей на миллиард.
В дальнейшем же всё будет определятся изготовлением всё более точных и точных весов Киббла, с помощью которых можно будет ещё более точно определить постоянную Планка.
Поэтому в итоге приняли решение голосованием о переопределении меры килограмма и ещё трех величин Международной системы единиц"СИ".
P. S. Необходимое дополнение:
В России введение метрической системы связано с именем Дмитрия Ивановича Менделеева, создавшего в 1893 году Главную палату мер и весов и вообще немало сделавшего для развития метрологии. Свой интерес к точным измерениям он объяснял так: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры".
А в данном событии и выборе метода весов Киббла на котором остановились ученые с мировозренческой точки зрения интересно то, что энергия как мера перехода и взаимодействия материи из одной формы в другую в виде электромагнитной энергии теперь применяется для определения меры килограмма. Т.е. электроэнергия уравновешивает (определяет) килограмм, в отличие от прежнего килограмма в виде "инварианта" металлического цилиндра.
И это является показателем того, что многие современные гуманитарные науки без системы измерений - метрологически несостоятельны, а потому перманентно генерируют кризисы в различных сферах деятельности. И в особенности такая социально значимая "наука" как экономика, где нет адекватного выражения стоимости денег, через которые можно точно выразить соотношение товаров и услуг. Хотя импирически уже ясно, что в наше время в отличие от прошлых веков практически все товары и услуги теперь производятся так же с участием электроэнергии.
Поэтому электроэнергия и есть инвариант прейскуранта всех товаров и услуг. А значит адекватно стоимость денег возможно точно выразить через электроэнергию, а не через металл в виде золота, как это было прежде! Необходимо только понимание и воля для достижения согласия людей при принятии такого метода определения стоимости денег, как это произошло с переопределением мер международных систем единиц (СИ).