Бифуркации и метрология

Знаменитый бельгийский физик, лауреат нобелевской премии Илья Пригожин придал новое, более широкое значение достаточно давно известному термину «бифуркация» (раздвоение), применив его к вопросам развития общества, науки и техники. Бифуркация, точнее точка бифуркации, — это узловой момент в истории общества, науки и техники, в который или непосредственно после которого дальнейшее развитие может идти двумя, реже тремя и более, практически равновероятными, путями. Это понятие, кстати, «возлюбили» многие авторы хорошей фантастики, описывая процесс возникновения «параллельных миров».

Всемирная история и история развития науки и техники помнят о многих точках бифуркации. К ним относятся практически все революции (включая Французскую и Российскую), разгром «Великой Армады», полтавская битва, битва при Ватерлоо, гелиоцентрическая система Коперника, появление паровой машины Д. Уатта, машинных (вращающихся) электрогенераторов и электродвигателей, открытие Г. Герцем электромагнитного поля и последующее развитие радиосвязи, теория относительности А. Эйнштейна и многое другое.

Некоторые философы полагают, что наша цивилизация могла развиваться не только по-нынешнему, технологическому, но и по биологическому пути. И это была самая важная, судьбоносная для человечества, точка бифуркации.

Из двух возможностей, возникающих в момент бифуркации, чаще всего реализуется одна. Вторая либо затухает, либо поглощается первой, становясь ее частью. Реже (в природе, например) сохраняются обе. Эти процессы нередко затягиваются. Классический пример: смена на Руси династии Рюриковичей династией Романовых, так называемое «смутное время», которое продолжалось 13 лет (с 1599 по 1612 годы).

Ну, а причем здесь метрология? Неужели в этой, в меру консервативной и хорошо организованной научной дисциплины, возможны не только точки бифуркации (что вполне нормально), но и «параллельные миры»? Оказывается возможны (к моему собственному искреннему удивлению).

Для того чтобы сделать последующее повествование убедительным, начну его с 1791 года. Как известно, именно в этом году выкристаллизовалась идея о создании единой для всего человечества системы мер, которую мы до сих пор называем метрической. Это была классическая точка бифуркации. Дальше все пошло по накатанной генеральной линии. Метр был определен как одна десятимиллионная часть четверти земного меридиана, проходящего через Париж. Затем экспедиция Французской Академии наук измерила длину дуги меридиана от Дюнкерка до Барселоны и выразила метр в долях туаза. 1 м = 0,513074 туаза. Декретом французского революционного правительства от 10 декабря 1799 г. метрическая система мер была введена в качестве обязательной. Затем произошла первая в истории метрической системы маленькая бифуркация: Наполеон Бонопарт своим декретом от 12 февраля 1812 г. связал метр с туазом и, до сорокового года XIX века, во Франции параллельно применялись две системы мер — основанная на метре и основанная на туазе. Метрическая система вновь стала для Франции единственной лишь с 1 января 1840 г.

Затем началась подготовка к приданию метрической системе статуса международной. Драматическая ситуация возникла в семидесятые годы XIX столетия, когда выяснилось, что каждые новые определения размера метра и килограмма дают разные результаты. Бифуркация была подавлена в зародыше. Решением Международной Комиссии 1872 г. метр потерял связь с меридианом, а килограмм — с метром. Эталонами стали материальные артефакты — архивные метр и килограмм. После этого путь к подписанию Метрической Конвенции 1875 г. был открыт. И вот на это самое время пришлась самая серьезная в метрологии бифуркация. С одной стороны, планомерно расширялась и совершенствовалась метрическая система, постепенно превращаясь из системы мер в систему единиц измерений.

Первыми, в 1901 г. были приняты системы МКС и МКСА; затем системы МСК (МКСКД, МКСЛМ). Одной из последних, в 1919 г. — МТС. Существовала еще (только для механических величин) МКГСС. Наконец, в 1948 г., Международный Союз чистой и прикладной физики (МСЧиПФ) выступил с предложением о разработке единой международной системы единиц измерений. Эта система, ныне известная всем СИ, была принята в 1960 г. на ХI ГКМВ.

Но с другой стороны, сформировался второй, параллельный поток разработки систем единиц. Начало ему, с самыми лучшими намерениями, положил еще в 1832 году Ф. Гаусс, предложивший свою «абсолютную систему» с основными единицами: миллиметр, миллиграмм, секунда. Она не нашла широкого распространения, возможно просто позабылась, возможно из-за очень малых размеров основных единиц. А затем «широким фронтом» началась разработка целого семейства систем СГС. Интересно, что эти события происходили «по горячим следам» метрической конвенции. Эти системы были разработаны в 1862-1870 годах Комитетом по электрическим эталонам Британской ассоциации для развития наук и приняты первым международным конгрессом электриков (г. Париж) в 1881 г., всего через два года после рассылки по всему миру прототипов (эталонов) метра и килограмма. Я нигде не смог найти источников этой ситуации. Начальные навыки существования в рыночной системе формулируют естественный вопрос — кто лоббировал системы СГС, кому они были выгодны? Жертвую эту тему будущему историку метрологии. Ситуация, воистину, странная. Одновременно действует метрическая система с основными единицами: метр и килограмм и созвездие систем СГС с соответствующими единицами: сантиметр и грамм. Причем никто даже не пытается создать эталоны (меры) сантиметра и грамма (ясно, что они получатся менее точными, чем метрические). Говоря грубо, системы СГС паразитируют на метрической.

Я не ставлю перед собой задачу рассмотрения достоинств и недостатков систем СГС. Скажу только, что они широко применяются в научной практике. Но они менее пригодны, чем СИ в практической деятельности.

Вот это бифуркация так бифуркация! Рожденный ею параллельный метрологический мир существует уже более ста лет. И непонятно, что с ним делать. Я уже сказал, что ряд ученых предпочитал СГС СИ. Существуют многочисленные монографии по физике, радиотехнике, различным областям метрологии и т.п., написанные выдающимися деятелями науки и техники и базирующиеся на СГС. Никто не будет перерабатывать их на СИ, тем более, что многие из этих людей покинули наш бренный мир. Далее, метрологи, приборостроители, инженеры всех специальностей, получившие образование в середине прошлого века и «впитавшие» положения систем СГС, продолжают активно трудиться. Более того, часть из них занимается преподавательской деятельностью. А старые привычки очень живучи. Так, что, скорее всего, это состояние продлится еще лет десять, если не двадцать. Такова жизнь.

Выход, возможно, в создании единой системы единиц, базирующейся на универсальных физических постоянных, а не на артефактах.

In this article the author tells about parallel existence of SI and CGS systems of units.

Автор(ы): Брянский Л.Н.
Номер журнала: КИПиС 2008 № 5