Эталон

В 1770 году французский геодезист и путешественник Шарль Мари де ла Кондамин приказал замуровать в церковной стене своего родного городка собственноручно изготовленный им бронзовый стержень и установить в этом месте мраморную плиту с надписью: «Экземпляр одной из возможных естественных единиц измерения; да будет она также универсальной».

Ученый предлагал заменить десятки произвольно выбранных и несогласованных между собой единиц измерения – футов, локтей, дюймов, саженей и т. п., обращавшихся тогда в Европе, одной, универсальной и естественной, – длиной экваториального маятника, то есть маятника, который, будучи установленным на экваторе, совершает качание за секунду. Горячую приверженность Кондамина к такой мере нетрудно понять, если ясно представить себе, какой уникальный прибор представляет собой маятник. Действительно, подвешенный в месте, где сила тяжести может считаться неизменной, он дает измерение времени. Доставленный в какой-либо район планеты, он по времени своего качания позволяет точно узнать силу тяжести. А если известна тяжесть и удостоверено время качания маятника, то нетрудно определить и его длину. Итак, один и тот же прибор годится для измерения и времени, и пространства, и силы. Неудивительно, что он всегда привлекал к себе внимание ученых.

Сама идея Кондамина не нова – она родилась в Лондонском королевском обществе сразу после того, как механик и математик X. Гюйгенс изобрел часы с маятником и написал фундаментальный доклад о его качании. Тогда же французский математик и астроном Г. Мутон предложил сохранить за маятником значение контрольного аппарата, а в основу универсальной системы мер положить принцип, уже позволивший установить единую для Франции, Англии и Голландии морскую милю, – часть дуги меридиана. Мутон считал, что измеренную часть дуги меридиана следует подразделить на десятые, сотые, тысячные и т. д. доли.

Эти два проекта стали конкурирующими, когда в 1790 году Учредительное собрание решило ввести единые для всей Франции меры и весы. Поначалу все шло к тому, чтобы за эталон длины принять секундный маятник для широты 45°. За этот проект особенно ратовал французский дипломат Талейран, мечтавший «при посредстве науки найти основу для заключения политического союза». В этом намерении его поддерживали некоторые члены парламента в Англии и знаменитый Т. Джефферсон в США. Однако союз расстроился, и в 1791 году вместо изящного и остроумного эталона длины на основе маятника был принят эталон на основе четверти дуги меридиана.

Это вызвало недоумение у большинства заинтересованных в проекте людей. Дело было не только в том, что измерение дуги меридиана между Дюнкерком и Барселоной потребовало немало сил и средств. Как справедливо указывал Джефферсон, такое решение лишило французский проект сочувствия представителей других стран, ибо проверка эталона длины любой другой нацией становилась невозможной без согласия Франции и Испании. Мотивировка Национального собрания, согласно которой выбор парижского меридиана объяснялся тем, что он единственный меридиан, «где есть дуга, концы которой находятся на уровне моря», выглядела столь малоубедительной, что многие усматривали в принятии этого решения действие неких тайных причин.

Однако идея использования колебательного процесса для создания естественного эталона длины не умерла. В 1827 году французский физик Ж. Бабине предложил использовать в качестве такого эталона несколько иной колебательный процесс – длину световой волны. Спустя 75 лет американец А. Майкельсон видоизменил идею Бабине, предложив определять эталонный метр числом укладывающихся в него длин волн монохроматического света, совершенствование этой идеи привело к новому определению метра. Если первоначально метром именовалась одна сорокамиллионная часть дуги меридиана, проходящего через Барселону и Дюнкерк, то в 1960 году метром стали называть длину, равную 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона-86.

Если в 1889 году два метровых эталона могли быть сравнены с точностью до 1—2 десятимиллионных долей, то теперь эта точность была повышена в 10 раз. Колебания микроскопического атома оказались более точным эталоном, чем размеры планеты.


А так же можете прочесть похожие записи

Прокомментировать

Вы должны войти чтобы оставить комментарий.