Международная система единиц СИ: история и состояние

Предыстория

Историю метрических систем единиц измерений принято излагать, начиная с 1790 г., когда Академия революционной Франции решила революционизировать национальную систему единиц длины — туаз-фут-дюйм-линия — и предложить ее в качестве международной. Однако идея разработки и принятия единой межгосударственной (глобальной) системы мер (на том этапе и уровне развития метрологии, именно мер, а не единиц) имела длительную предысторию.

Первые общегосударственные (частично даже межгосударственные) системы мер возникли очень давно. По традиционному счету интервалов времени (без учета новаций Фоменко и К^о) не менее четырех тысячелетий «тому назад», в Древнем Вавилоне (Халдее). Следующим «объектом» был Древний Египет. Системы мер обеих цивилизаций имели ряд одинаковых, даже одноименных, мер. Назову локоть и фут (дошедшие до наших дней).

Для упомянутых выше цивилизаций наличие единых систем мер было естественным и жизненно необходимым. Без этих систем (они включали также меры веса и объема) было невозможно управление государством, учет его доходов, определение размеров и сбор налогов, торговля, включая таможенные операции, вооружение и содержание армии и многое другое.

Опыт Вавилона и особенно Египта был воспринят и Древним республиканским и императорским Римом (в меньшей степени — Грецией, не являвшейся монолитным государством), во многом Россией и ее предшественницей — Киевской Русью. Трудно сказать, знали ли французские академики о древних системах мер. Археология в это время только зарождалась. Ж. Шампольон — первопроходец в деле чтения египетских иероглифов — родился именно в 1790 г. Так что, скорее всего, к этой идее они пришли независимо.

Сложнее обстояло дело в Европе XVI-XVIII веков. Каждое государство (а их было множество) имело свою монетную систему и систему мер, что становилось тормозом для торговли (включая таможенные сборы), развития ремесел и промышленности и т.п. В этой обстановке и стали рождаться идеи разработки единой, межгосударственной системы мер. Ее сторонниками и пропагандистами были многие видные ученые и промышленники. В их числе можно назвать Д. Уатта, еще в 1783 г. предложившего свой вариант будущей метрической системы, П.С. Лапласа, по настоянию которого метр был определен именно как часть земного меридиана.

Джеймс Уатт

Пьер Симон Лаплас

Российские ученые и государственные деятели и в этом вопросе, хотя бы теоретически, оказались «впереди Европы всей». Речь идет о Комиссии об учреждении весов и мер, образованной еще в 1736 г.

Комиссия весьма широко понимала объем своих работ. Первоначально она предполагала даже положить в основу русской системы мер некоторые физические постоянные (размеры градуса земного меридиана и вес чистой воды или золота). Она обсуждала также вопрос об использовании десятичного принципа для соотношений между дольными и кратными единицами. Таким образом, Комиссия до некоторой степени пыталась решить те вопросы, которые в дальнейшем были решены создателями метрической системы мер во Франции. Однако осуществление столь грандиозного плана наталкивалось в России того времени на слишком крупные препятствия, и потому он не был проведен в жизнь.

Предпосылки и планы

Девиз французских академиков, гласивший, что новая система мер должна быть основана на неизменном прототипе, взятом из природы, с тем, чтобы ее могли применять все нации, общеизвестен. А вот насколько он оригинален? Этот вопрос, по-видимому, никем серьезно не исследовался (оговорюсь сразу, что в этом случае не может быть даже намека на плагиат). Я приведу лишь несколько соображений, свидетельствующих о том, что эта идея, как принято говорить, «висела в воздухе».

Эпизод первый: древняя единица для измерения больших расстояний — стадий (стадия). Она (или он) равнялась пути, проходимому специально натренированным жрецом за время выката Солнца над горизонтом в дни равноденствия, на широте Вавилона, близкое к двум минутам. Наиболее достоверный размер стадия — 185 метров. Единица соединяла независящее от человека объективно существующее астрономическое явление с субъективной длиной человеческого шага. Вот что интересно. Если в определении стадия скорость жреца заменить скоростью света в вакууме, 299 792 458 м/с, а вместо времени выката Солнца взять 1/299792458 долю секунды, мы получим современное определение метра.

Эпизод второй. Морская миля — 1852 метра. Одна угловая минута длины земного меридиана. Появилась, возможно, с появлением картографической проекции Меркатора (1512-1594 гг.). Мера весьма древняя. Очень удобна для целей навигации и прямо связана с размером Земли не хуже, чем метр.

Эпизод третий. Старинное французское лье, одна двадцать пятая часть углового градуса земного меридиана, около 4,44 километра. Та же идея образования, что и у морской мили; замечу, что после принятия метрической системы, французы поспешили заменить старофранцузское лье метрическим, равным 4 км. При этом они, очевидно, не заметили, что нарушили десятичный принцип образования кратных и дольных единиц. Кстати, Жюль Верн, горячий сторонник метрической системы, в своем знаменитом романе «20 000 лье под водой» имел в виду именно метрическое лье. Существование морской мили и лье свидетельствует о том, что размер Земли был известен с достаточной точностью задолго до 1700 года.

Так что идея определения размера метра как доли длины земного меридиана ничем не хуже и не лучше идей определений морской мили и старофранцузского лье. Вся разница в точности эксперимента по определению значения метра. Французские академики видели свое будущее детище в виде системы мер (еще не системы единиц), базирующейся на одну единственную эталонную меру — метр. Мера массы — килограмм — определялась тоже через метр, точнее, через его долю — дециметр.

Автор(ы): Брянский Л.Н.
Номер журнала: КИПиС 2007 № 3, КИПиС 2007 № 4