Принципы создания системы единиц физических величин

Оставляя в стороне биологические, химические, социологические и гуманитарные измерения, ограничимся измерениями физических величин, каковых физики насчитали 170. Метрологи ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, задавшись тридцать лет тому назад вопросом «Сколько надо эталонов?», нашли около 260 областей измерений физических величин, в которых практически имеет смысл создать эталон на государственном уровне. В СССР было 145 первичных и специальных государственных эталонов. Однако, количество единиц существенно меньше. Создавая систему единиц, следует руководствоваться рядом принципов:

  • 1) Выбрать область, для которой решается задача, если система не является универсальной.
  • 2) Установить базовую систему физических величин, являющихся основной.
  • 3) Установить, какие из выбранных величин относятся к шкальным (неархимедовым величинам), не имеющим размерных единиц.
  • 4) Установить систему основных единиц, используя все данные о шкалах, ФФК и уже имеющийся практический опыт.
  • 5) Решить вопрос о создании эталонов основных единиц и шкал для базовых физических величин.
  • 6) Установить необходимость производных единиц измерений, исходя из практических потребностей. Их размерность есть произведение степеней основных величин с соответствующими показателями этих величин.
  • 7) Установить номенклатуру эталонов единиц измерений, имея ввиду, в том числе, необходимость их сличения и оценки эквивалентности.
  • 8) Предложить иерархические схемы передачи размеров единиц измерений от эталонов рабочим средствам измерений через калибровку с установленной неопределенностью.
  • 9) Предусмотреть возможность совершенствования созданной системы единиц через использование новейших физических и технологических достижений науки и техники.

Последний тезис требует некоторого пояснения.

В каждую конкретную физическую теорию входят размерные физические константы. В процессе дальнейшего развития науки некоторые из этих теорий заменяются более общими теориями, вообще говоря, с другими константами. При этом обычно возникают соотношения между старыми и новыми константами. Поэтому можно говорить не об абсолютном наборе ФФК, а только о наборе, соответствующем современному уровню физической науки. В соответствии с изменениями теорий и их констант возникает необходимость учета этих изменений в метрологии.

Практически создание любой системы единиц осуществляется в соответствии с реализацией изложенных принципов. В настоящее время мы пересматриваем с целью совершенствования SI, используя п.п. 2, 4, 5 и 9 общих принципов. Развитие квантовой метрологии ведет нас к децентрализации воспроизведения единиц физических величин, а отсюда к пересмотру п. 8. Предметом настоящей заботы является п. 7, реализуемый, в основном, Договоренностью CIPM MRA о взаимном признании национальных эталонов и сертификатов калибровки и измерений, оформленных национальными метрологическими институтами, подписанной 15 октября 1999 года. В России это ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, ВНИИФТРИ, ВНИИИОФИ, ВНИИМС, ВНИИР, УНИИМ и СНИИМ. При этом степень эквивалентности двух эталонов количественно выражается как разность между их отклонениями от опорного значения, полученного в результате ключевых сличений, сопровождаемая неопределенностью значения этой разности.

С 1999 года особенно интенсивно стала проводиться работа по совершенствованию SI: ведутся крупные международные проекты, в т.ч. по ватт-весам, расчетному конденсатору, уточнение постоянной Авогадро, уточнение значений и неопределенности основных ФФК и т.д. Огромную работу проводят Консультативные Комитеты МКМВ, особенно КК по единицам.

В этих условиях в 2005 году МКМВ принял ряд резолюций, в соответствии с которыми на 23-й ГКМВ будет принято обращение ко всем странам, заинтересованным в совершенствовании SI, принять энергичные практические меры по подготовке к переопределению ряда основных единиц SI и переходу, возможно, после 24-й ГКМВ (2011 г.) к полному использованию новых определений и новых реализаций единиц на эталонном уровне.

Система SI, «подпитавшись» от теоретической, физической базы, станет к ней ближе, и этим создаст условия для дальнейшего развития точных наук и высоких технологий.

Контрольные вопросы

  • 1) Дайте определение физической величины?
  • 2) Что такое экстенсивные и интенсивные физические величины? В чем их сходство и различие? Приведите примеры ФВ каждого вида.
  • 3) Что такое шкала физической величины?
  • 4) Сформулируйте определение единицы физической величины?
  • 5) Что такое размерность физической величины?
  • 6) Назовите производные единицы системы СИ, имеющие специальное название?
  • 7) Какие внесистемные единицы допущены к применению наравне с единицами системы СИ?
  • 8) В чем заключается единство измерений?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >