Если и есть у учёных священные объекты, то это один из них: единственный, тщательно охраняемый 137-летний металлический цилиндр, расположенный в подвале близ Парижа. Этот прототип точно определяет значение килограмма массы во всём мире.
У килограмма говядины в продуктовом магазине та же масса, что и у этого особого куска металла, сплава платины и иридия. У 60-килограммовой женщины масса в 60 раз больше, чем у него. Даже далёкие астрономические объекты, например кометы, измеряются относительно этого цилиндра. У кометы Чурюмова-Герасименко, которую недавно посещал европейский космический аппарат Розетта, масса составляет 10 триллионов таких цилиндров.
Но в этом куске металла нет ничего особенного, и его масса даже не является идеальной константой. Царапины, накапливающаяся грязь, могут незначительно менять его массу. После чего килограмм мяса будет весить чуть больше или меньше, чем раньше. Для гамбургеров эта разница будет несущественной, но для научных измерений небольшой сдвиг в определении килограмма может привести к большим проблемам.
Эта тема волнует некоторых исследователей. Они предпочли бы определить важные единицы измерения – килограммы, метры, секунды – через неизменяемые свойства реальности, а не через наобум взятые длины, массы и другие количества, придуманные учёными. Если бы люди встретились с инопланетянами и сравнили бы системы измерения друг у друга, как говорит физик Стефан Шламмингер [Stephan Schlamminger], «над нами смеялась бы вся Галактика».
Чтобы исправить ситуацию, метрологи – редкий вид учёных, занимающийся точными измерениями – исправляют систему. Вскоре они начнут использовать фундаментальные константы природы – не изменяющиеся числа вроде скорости света, заряда электрона и постоянную Планка – для калибровки своих линеек, весов и термометров. Они уже избавились от искусственного определения метра – бруска из платины и иридия с гравировкой. В 2018 году они выбросят и парижский килограммовый цилиндр.
В 2018 семь единиц международной системы единиц (внутренний круг) будут переопределены через семь констант (внешний круг).
Фундаментальные константы числятся среди наиболее точно измеряемых параметров, поэтому они и кажутся идеальными для определения единиц измерения. Но они сами по себе – загадки. Постоянная тонкой структуры служит загадкой для физиков с момента её появления в уравнениях 100 лет назад. Каждый раз, когда электрически заряженные частицы притягиваются или отталкиваются – где бы то ни было во Вселенной – эта постоянная играет свою роль. Её значение определяет силу отталкивания и притягивания. Измените её на несколько процентов – и звёзды начнут создавать меньше углерода, основы всей жизни. Ещё чуть-чуть – и звёзды, молекулы и атомы вообще не возникнут. Складывается впечатление, что её значение было подобрано специально для того, чтобы во Вселенной возникла жизнь.
Значения других фундаментальных констант тоже нельзя объяснить – можно только измерить. «Никто не знает, почему у этих констант именно такие значения»,- говорит физик-теоретик Джон Барроу [John Barrow] из Кембриджского университета.
Эта неопределённость, окружающая константы, может причинить неудобства метрологам. Законы физики не запрещают константам меняться во времени или пространства – хотя доказательств наличия таких изменений найдено не было. Некоторые спорные измерения намекают на то, что постоянная тонкой структуры может быть разной в разных частях Вселенной. Это может означать, что и другие константы меняются, а это разрушит всю опрятную систему, к принятию которой готовятся метрологи.
Коллекция констант
| Константа | Символ | Физический смысл | Значение | Определяет |
|---|---|---|---|---|
| Постоянная Планка | h | Определяет масштабы квантовой механики | 6,626070040 ?10?34 кг*м2/с | килограмм |
| Скорость света в вакууме | c | Максимальная скорость движения объекта | 299 792 458 м/с | метр |
| Элементарный заряд | e | Электрический заряд электрона и протона | 1,6021766208 ?10?19 ампер*секунд | ампер |
| Постоянная Больцмана | k | Преобразование энергии в температуру | 1,38064852 ?10?23 кг*м2/(с2*К) | кельвин |
| Постоянная Авогадро | NA | Количество частиц в одном моле вещества | 6,022140857 ?1023/моль | моль; вместе с R? определяет h и затем килограмм |
| Постоянная Ридберга | R? | Определяет длину волны света, испускаемого атомом водорода | 10 973 731,568508/м | килограмм; вместе с NA определяет h и затем килограмм |
| Сверхтонкое расщепление цезия | ??Cs | Частота цезиевых атомных часов | 9,192,631,770/с | секунда |
| Световая эффективность | Kcd | Преобразование яркости в мощность | 683 канделы*стерадиан*с3/(кг*м2) | кандела |
| Постоянная тонкой структуры | ? | Сила электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами | 1/137,035999139 | используется с другими константами |
Волосяная трещина
Плохое самочувствие учёным причиняет не только килограмм. Следующий обвиняемый – кельвин, единица измерения температуры.
«Она сумасшедшая»,- говорит физик Майкл де Подеста [Michael de Podesta] из Государственной физической лаборатории в Теддингтоне, Англия. «Человеческие стандарты температуры – это уровень дрожания молекул в странной точке». Эта точка – схожим со священным килограммом образом выбранная наугад – тройная точка воды, определённая температура и давление, при которой сосуществуют жидкая, газообразная и твёрдая фазы воды. Этой температуре назначено значение в 273,16 Кельвинов (0.01° Цельсия).
А ещё есть ампер, обозначающий поток электричества, питающего ноутбуки и лампочки. «Мы годами мучились с определением ампера», — говорит Барри Инглис [Barry Inglis], президент Международного комитета мер и весов. Сегодняшнее слабое определение следующее: это поток, который при протекании по двум бесконечно длинным и бесконечно тонким проводам, расположенным на расстоянии метра друг от друга, приведёт к появлению взаимодействия между ними определённой силы. Но поскольку такие провода сделать невозможно, на практике определять ампер таким образом не очень удобно. В результате измерительное оборудование сложно откалибровать. Это не проблема для электриков, тянущих проводку в вашем доме, но с точки зрения измерений высокой точности это нехорошо.
Эти примеры показывают уровень дискомфорта, окружающий настолько важные для науки фундаментальные единицы измерения. «В фундаменте наметилась волосяная трещина, и на таком основании здание физики строить нельзя»,- говорит Шламмингер из Национального института стандартов и технологии в Геттисберге.
Для заделки трещины учёные хотят обновить международную систему единиц измерения, или СИ, в 2018 году. Килограмм, кельвин, ампер и моль (единицы, измеряющие количество вещества) будут переопределены через связанные с ними константы. Сюда войдут постоянная Планка, определяющая масштабы квантового мира; постоянная Больцмана, соотносящая температуру с энергией; постоянная Авогадро, задающая количество атомов или молекул в моле; величина заряда электрона или протона, также известная, как элементарный заряд. Новые единицы будут основаны на современном понимании физики, включая законы квантовой механики и эйнштейновской специальной теории относительности.
Учёные уже занимались подобными упражнениями, переопределяя метр через фундаментальную константу – скорость света, которая всегда одна и та же.
В 1983 году метр превратился в расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды. Эта последовательность цифр взялась из постоянно уточняемой скорости света. Учёные договорились считать её равной ровно 299 792 458 метрам в секунду, что и определяет метр. Другие единицы подвергнутся схожим изменениям.
Перетряска такого количества единиц происходит «раз в жизни», поясняет физик Дэвид Ньюэл из Национальный института стандартов и технологий. Но большинство людей этого не заметят. Определения поменяются, но изменения пройдут так, чтобы размеры килограмма или кельвина не менялись. Вам не придётся переплачивать за салат-бар.
И хотя изменения по большей части будут скрытыми, их преимущества не только философские. В текущей системе тяжело измерять массы, сильно отличающиеся от килограмма. Фармацевтам приходится мерить малые доли граммов для изготовления лекарств. Они могут составлять одну миллионную долю килограммового цилиндра, что повышает неточность измерений. Новая система привяжет массу к постоянной Планка, что позволит точнее проводить измерения как больших, так и малых масс.
В 2018 году на Генеральной конференции мер и весов метрологи проголосуют за изменения в СИ и скорее всего, примут их. Ожидаются, что новую систему воспримут с радостью. «Очевидно, что система, в которой можно взять комок металла и заявить „это килограмм“, не очень-то фундаментальная»,- говорит физик Ричард Дэйвис из Международного бюро мер и весов во Франции. «Кто будет тратить свою жизнь, пытаясь таким образом измерить атом?»
Новый килограмм
Чтобы отправить на пенсию парижский прототип, учёные должны прийти к согласию по поводу значения постоянной Планка. Она равна примерно 6,62607 x 10?34 кг*м2/с. Но её необходимо измерить с особой точностью – до 2 миллионных долей процента, то есть, до семи знаков после запятой – и различные измерения должны совпасть. После этого значение постоянной будет изменено. Поскольку метр уже определён скоростью света, а секунда – цезиевыми атомными часами, изменение постоянной Планка определит килограмм.
Учёные используют ватт-весы, устраивая состязание между электромагнетизмом и гравитацией для измерения постоянной Планка. Ватт-весы на фото изготовлены Стефаном Шламмингером.
Несколько команд используют различные техники измерений. Первая сравнивает электромагнетизм с гравитацией при помощи ватт-весов. Группа Шламмингера находится на последних этапах настройки инструмента. Благодаря точным квантово-механическим методам получения напряжений, масса объекта можно напрямую сопоставить с постоянной Планка.
Другие измеряют константу через изготовленные с большой точностью чрезвычайно блестящие кремниевые шары. «Принцип прост,- говорит метролог Хорст Беттин из Немецкого национального института метрологии, Physikalisch-Technische Bundesanstalt. – Мы просто подсчитываем количество атомов».
Атомы в сфере равномерно расположены в идеальной трёхмерной решётке, поэтому их количество можно подсчитать из размеров сферы. Результирующее измерение постоянной Авогадро можно использовать для подсчёта постоянной Планка, при помощи точного измерения других фундаментальных констант – включая постоянную Ридберга, связанную с энергией ионизации атома водорода. Для таких измерений сферам нужно быть идеально круглыми, чтобы количество их атомов можно было подсчитать. «Землю можно было бы сравнить по округлости с нашими сферами, если бы высочайшие из гор не превышали нескольких метров»,- говорит Беттин.
Подвергая константы сомнению
Представьте себе вселенную, в которой скорость света сильно меняется день ото дня. Если бы там использовалась современная метрологическая система, то «сегодняшний метр отличался бы от завтрашнего»,- говорит Шламмингер – явно неидеальная ситуация. В нашей Вселенной свидетельств такой изменчивости не найдено, и если она существует в очень малых пределах, то практического влияния на систему измерений не окажет.
Но если бы константы не были постоянными, физикам пришлось бы нелегко. Вся физика основана на предположении о неизменности законов, говорит физик Пол Дэйвис [Paul Davies] из Государственного Аризонского университета.
Физики нашли признаки возможной непостоянности в постоянной тонкой структуры. Если это так, получится, что заряженные частицы ведут себя по-разному в разных частях Вселенной.
Постоянная тонкой структуры – сплав нескольких других констант, включая заряд электрона, скорость света и постоянную Планка, и их смесь приводит к числу, примерно равному 1/137. Это внесистемная единица, поэтому в разных системах измерения её значение не меняется.
Учёные отслеживают её через квазары – удивительные космические маяки, возникающие благодаря удалённым сверхмассивным чёрным дырам. По пути к земле свет квазара проходит через облака газа, поглощающие свет на определённых частотах, что и приводит к возникновению разрывов в спектре света. Положение разрывов зависит от постоянной тонкой структуры. Изменения в положении разрывов во времени или пространстве могут означать изменения этой константы.
В 2011 учёные сообщили о провоцирующих намёках на изменения константы. Астрофизик Джон Уэбб из Университета Нового Южного Уэльса с коллегами сообщили, что в одном направлении небесной сферы постоянная тонкой структуры увеличивается, а в другом – уменьшается, будто бы во Вселенной есть особая ось. Утверждение это спорное, и сам Уэбб относит себя к скептикам. «Это, конечно, радикально, и когда вы делаете подобное открытие, вы ему не верите». Но, несмотря на все попытки опровергнуть эти свидетельства, изменчивость остаётся на месте.
В случае подтверждения наблюдений последствия будут невероятными. «Эффект очень мал,- говорит Дэйвис, — но я думаю, что он окажется шоком, поскольку людям хочется, чтобы законы физики были неизменными. Идея их изменчивости очень беспокоит большую часть физиков».
Некоторые учёные придумали успокаивающие объяснения изменчивости константы. Майкл Мёрфи [Michael Murphy] из Технологического университета Суинберна в Мельбурне предполагает, что в этом стоит винить проблемы калибровки телескопа. Мёрфи был соавтором работы 2011 года, сообщавшей о вариациях в константе. В сентябре Мёрфи с коллегами сообщили, что при использовании телескопа без проблем с калибровкой подтверждает неизменность постоянной тонкой структуры. Но квазары, описанные в этой работе, не исключают наличие изменений в той части неба, которую изучали для работы от 2011 года.
К возможности изменения констант можно отнести и другие загадки физики. Учёные считают, что большую часть вещества Вселенной составляет невидимая тёмная материя. В работе от 2015 года физики Виктор Фламбаум и Евгений Стадник из Университета Нового Южного Уэльса показали, что тёмная материя может изменять фундаментальные константы, взаимодействуя с обычной.
Изменение скорости света может повлиять на современные представления об эволюции Вселенной. Учёные считают, что во время инфляции пространство чрезвычайно быстро расширялось, что привело к возникновению Вселенной, однородной на больших масштабах. Это согласуется с наблюдениями: температура реликтового излучения, или света, возникший через 380 000 лет после Большого взрыва, практически везде одна и та же. Но космолог Жуан Магейжу [Joao Magueijo] из Лондонского имперского колледжа предлагает альтернативу инфляции: если бы в ранней Вселенной скорость света была выше, это объяснило бы её однородность.
«Если поднять скорость света в ранней Вселенной,- говорит он,- появляется возможность поработать над объяснениями её сегодняшнего состояния».
Вселенная с точной подстройкой
К ужасу многих физиков, чьи уравнения испещрены фундаментальными константами, эти значения нельзя вывести из физических принципов. Учёным неизвестно, почему электроны притягиваются к заряженным частицам именно с такой силой, и могут лишь измерять её значение и помещать его в формулы. Такие чёрные ящики принижают элегантность научных теорий, пытающихся объяснить Вселенную от начала до конца.
Особенно волнителен тот факт, что точные значения этих констант крайне важны для появления звёзд и галактик. Если бы во время рождения Вселенной определённые константы – в частности, постоянная тонкой структуры – немного отличались бы, то космос был бы пуст и бесплоден.
В результате многие считают, что должна существовать некая теория, ограничивающая эти величины. Но недавние попытки разработки этой теории зашли в тупик, говорит физик-теоретик Фрэнк Уилчек [Frank Wilczek] из MIT. «За последние десятилетия прогресс был невелик».
Некоторые учёные обратились к альтернативному объяснению: константы могут быть не специально подобраны, но выбраны случайно, и эти броски кубиков происходили много раз во многих вселенных, или в разных частях Вселенной. «Мы поменяли представление о фундаментальных константах. Они уже не так жёстко определены и окончательны»,- говорит Бэрроу.
Могут быть и другие вселенные, или же удалённые части нашей Вселенной, где работают другие константы. В тех местах жизнь может и не выжить. Так же, как разнообразная жизнь развилась на Земле, в подходящем климате, а не на Марсе, так и наша Вселенная может обладать константами, склонными к появлению жизни, поскольку только здесь она могла зародиться.
Также увеличивается несоответствие между экспериментальными данными и теоретическими выкладками по поводу констант. Хотя учёные меряют их с потрясающей точностью, и погрешности измерений составляют лишь миллиардные доли, происхождение констант остаётся необъяснимым.
И хотя метрологи пытаются построить их систему на более надёжном фундаменте, привязывая единицы измерения к константам, этот фундамент ещё может покачнуться. Изменяющиеся константы сделают систему менее красивой и аккуратной. Ньюэл говорит, что системе единиц придётся эволюционировать вместе со знаниями и наукой. «А затем можно будет оглядеться и использовать эту систему измерений для дальнейшего изучения окружающего нас мира».
Поделиться с друзьями
AntonSor
(в магазине 2020 года) Пожалуйста, завесьте 6*10^34 молекул колбасы.
dfgwer
Эммм… 6*10^34 на 11 порядков больше постоянной Авогадро, или 200000 тонн для водорода, для белка…
PastorGL
… колбасный астероид, короче.
Mulin
Оптовый покупатель.
unxed
mapron
Курёхин, создатель Ленин-гриба)
K0styan
Молекулы колбасия (Kl)
norlin
А теперь вопрос: если единицы измерения будут определены через константы, то как отследить гипотетическое изменение констант? Откуда мы знаем, что они всегда будут абсолютно точно неизменны? Ну, понятно, что существенное изменение, так или иначе, проявится на макро-уровне, а вот что делать в случае небольших?
IvanT
Баланс систем нарушится. Так и отслеживать. Вряд ли константы будут все одновременно меняться и пропорционально. Одна измениться в одну сторону, другая в другую и в результате взаимодействие частиц на микро или макроуровне будет другое. Иначе никак.
aram_pakhchanian
Отслеживается не по абсолютному значению, а по относительному. Поэтому отследить можно.
napa3um
И до изменения эталонов единиц измерения константы были константами только по определению.
xuexi
Если считать, что есть только пространство и время, через них можно всё остальное определять. Или хотя бы проверять. Массу там, или заряд.
caveeagle
Через другие константы же, очевидно.
Например, килограмм собирались определить через число Авогадро (сделав его константой по определению). Но тогда постоянная Планка будет «сборной» константой, и если одна из «базовых» констант изменится, изменится и Планка.
Color
А смысл? Изменятся константы, изменятся и единицы измерения. Мы, как наблюдатели, этого не сможем заметить, так как изменимся вместе с ними
norlin
Для простых людей смысла нет, а учёным нельзя забивать на такое никак. Не зря же и сейчас константы пытаются измерить с наиболее возможной точностью.
Halt
Статья как всегда полна неточностей.
Главный смысл подобных изменений — уйти от физического эталона в пользу математического. Число никогда не поменяется, сколько его не храни.
На примере с килограммом. Сейчас число Авогадро определяется через массу, как количество атомов в 12 граммах углерода C12. Понятно, что по разному отвесив эти 12 грамм мы получим разные числа.
Сфера на первой фотографии справа от эталона килограмма это один из этапов способ зафиксировать килограмм.
Для этого:
Ravebinovich
«Складывается впечатление, что её значение было подобрано специально для того, чтобы во Вселенной возникла жизнь.» — опасные размышления.
napa3um
Волков бояться — в лес не ходить. https://ru.wikipedia.org/wiki/Антропный_принцип
hardex
Такие размышления могут возникнуть только у человека, незнакомого с ошибкой выжившего, или, в данном случае — с ошибкой зародившегося.
ksil
систематическая ли она?
ariklus
Конечно систематическая. Не-выжившие и не-зародившиеся никогда не являются наблюдателями после факта (не)выживания или (не)зароджения.
ksil
это к вопросу о парадоксе ферми.
MnogoBukv
«У килограмма говядины в продуктовом магазине та же масса, что и у этого особого куска»
Ага, мечты…
Как-то купил пару пачек сахарного песка по кило весом (написано) +\- 3 что ли грамма. И кухонные электронные весы. Дальше, думаю, можно не продолжать.
xuexi
Ещё обидно, когда с Эквадора в Питер везут 100 тонн бананов, а привозят меньше 100 тонн.
Noeren
Люди тут про высокие материи физики и вселенной рассуждают, а вы всё про недовесы в магазинах :)
Foolleren
речь про усушку, существуют нормы сколько % веса теряет продукт в процессе хранения, и не дай бог больше окажется, лишнее тотчас изымают, чтобы не нарушать отчётности.
Ryav
Думаю, что xuexi имел ввиду не только осушку, но и разный вес в зависимости от местоположения, поскольку g не постоянно на всей поверхности шарика.
Хотя в этом случае вес должен будет увеличиться, т.к. Эквадор ближе к экватору, чем Санкт-Петербург.
Smbdy_kiev
Да, тоже заметил, что в данном случае бананы должны были ехать в Эквадор. Но откуда в Питере бананы? С Эквадора же. Так вот, а нельзя ли, сравнивая показатели в портах Эквадора и Питера вычислить какую-нибудь там гравитационную постоянную? А от неё уже всё остальное? Хотя опять же, упираемся в килограммы…
Ryav
Отправляя из Эквадора, делите на g для Эквадора, а по прибытию в Санкт-Петербург умножайте на g для Петербурга. Ну и не дайте бананам усохнуть или набраться пыли и мусора. :)
vintage
Не надо ничего домножать. Весы в Эквадоре и в Питере калибруют по местному эталону килограмма.
alff31
То есть весы, сделанные в китае в россии показывают увеличенное значение? Хм…
vintage
Конечно, любые весы нужно калибровать после транспортировки.
Alexeyslav
А собственно, зачем их калибровать? Из самого назначения весов следует что они измеряют вес а не массу. Весы для измерения массы несколько другие по конструкции и влияние гравитации в них учтено.
vintage
Любые весы измеряют вес, но калибруют их в единицах массы. Именно, чтобы людям не приходилось домножать на коэффициент зависящий от высоты.
xuexi
Да, я ошибся, по памяти воспроизвёл байку. Больше по весу получается в Питере.
ariklus
Так потому и обидно )
Ugrum
Усушка, утруска, недолив и недовес-опорные столпы торговли с незапамятных времён.
«Пиво не наливаем-нет воды!»
Ну и пришел сухой сахар в мешках-дали ему отсыреть, разница в весе… изымается, дабы не нарушать отчётность)).
Pakos
Усушка-утруска. (надо было читать комментарии)
chieftain_yu
Кило весом?
Вес — в ньютонах же!
А какой класс точности заявлен весам? Они тоже могли показывать не всю правду.
MnogoBukv
1 грамм, всё нормально с весами.
Named
Многие электронные весы нынче по какой-то причине очень зависимы от положения тела. Можно один и тот же продукт два раза положить и получить разный результат.
MnogoBukv
Не-не, я есесна взвесил этот недокило, получил там порядка 970 грамм, пришёл на инфостойку, они там по супер-пупер весам получили 1:1 значение как на этом китайском чуде, пожали плечами, спросили, буду ли я сдавать обратно, и сказали, что т.к. фасовка заводская, то претензии они не принимают. Либо передадут производителю.
maxpsyhos
Зря вы так. Вес сахара, если он хранится в негерметичной таре, очень сильно гуляет в зависимости от влажности воздуха. Заводская фасовка обычно идёт как раз в негерметичные картонные коробки, чтобы в случае чего конденсат не образовывался.
С развесным сахаром нечестные на руку продавцы даже специально такой фокус проводят, когда перед фасовкой в «порционные» пакеты вскрытый мешок выдерживают пару дней рядом с ведром воды.
MnogoBukv
Ну а что — зря? Мне, как конечному покупателю какое дело до влажности, ускорения свободного падения и прочих E=Mg^2? Я читаю, что пишут на упаковке и сравниваю с реальностью. Пусть так и пишут честно, как некоторые уже делают, не кило, а 950гр. Т.к. большинство, видимо, не смотрит, что покупает.
Мне вот понравились ценники во франции, кстати, (кажется в финке так же, не уверен) где написана цена за кило. Не надо расчехлять калькулятор из андроида, что бы поделить часы на трусы.
В россии частенько, кстати, замечал, что какие-то вещи по 1кг дешевле, чем сразу по 10кг, скажем. Хотя, вроде бы как должна быть выгода от экономии упаковки. И берёшь, скажем, те же 10 кило сахара/муки по килошнику, и жмуришься от непонимания, как так получается. Хотя наверное надо бы всё перевесить, понять, сколько ты реально купил, ещё раз помножить на стоимость, и подумать дважды. Но кто это будет делать? Так и живём…
Pakos
Это логичный шаг после приучения всех к «оптовая партия дешевле», с сахаром очень заметна (1 производитель, но разная фасовка).
DrZlodberg
Почему идут? Гречка уже года полтора попадается в упаковках по 800. Особенно неприятно, когда внезапно обнаруживаешь это на той упаковке, в которой раньше по 1кг покупал.
Pakos
Гречка — единственная крупа, которую не ем — потому не заметил. а вот сахар — да, у некоторых уже 800, но не видел массово. Мука (которую покупаем) пока по 1кг, что удивительно (может, цена незаметно растёт). Молоко по 850 легко находится, ещё они любят играть г-мл. Причём да, берёшь бутылку, а там что-то неуловимое… поворачиваешь — 880, а не 900/950, бывшие после 1000. И она стала на волосок тоньше (переделка формы окупается, видать).
K0styan
С января, кстати, в России тоже есть требование указывать цену за кило/литр, так что «спрашивайте в магазинах города» :)
ksil
с января 16 или 17?
K0styan
С 2016. См. Постановление Правительства РФ от 23 декабря 2015 г. N 1406
ksil
все дружно забили, видимо.
Named
У нас в супермаркетах мелким шрифтом пишут на ценниках.
za90
У нас только в Ашане видел. Т.е. те же французы.
a5b
http://pravo.gov.ru/proxy/ips/?docbody=&nd=102384919&intelsearch=1406
Ключевое слово — "или". Или цену за вес, или цену за единицу.
Раньше был тот же текст http://www.mchs.gov.ru/upload/site1/document_file/6vyYU035iP.rtf
AllegroMod
А есть ссылка на источник где-то? Я когда прочёл про то, что константа «сумасшедшая», очень удивился формулировке, а на «волосяной трещине» как-то уж очень захотел посмотреть оригинал
MnogoBukv
все хотят оригинал волосяной трещины посмотреть…
GeMir
«“It’s bonkers,” says physicist Michael de Podesta […] There’s this hairline crack in the foundation […]».
AllegroMod
Ну так и есть. То есть «трещина, тонкая как волос», что-то едва заметное. Отличный перевод, прям очередной «гениталий на гусеничном ходу» (trackball).
EvilFox
Вообще-то «волосяные трещины» (гуглите) в несущих стенах = аварийная ситуация и возможно скорое обрушение здания.
mayorovp
Не "тонкая как волос", а "в форме волоса", т. е. тонкая и длинная.
DenimTornado
Вот же http://take.ms/mchlz или не было там ссылки?
iago
Рискую показаться невеждой, но разве все эти странные сложные числа в константах — не плод того, что отдельные единицы измерения были взяты «с потолка»? И не поменяется ли, скажем, гравитационная постоянная если подставлять не метры, а футы?
Lertmind
Про второй вопрос: изменится, потому что размерность этой константы зависит от длины.
Shultc
А можно подобрать какие-то единицы измерения, в которых все константы не будут бесконечными дробями?
mayorovp
"Все" — нет, нельзя. Как минимум, одна из двух постояных Планка обязательно будет трансцендентной.
Но для выбранного набора из семи независимых констант это возможно.
Shultc
Учитывая существование разные систем счисления (e.g. Фиеричная система счисления) думаю что можно подобрать много разных вариантов…
Было бы интересно среди них найти идеальный — система счисления, в которой все единицы измерения очень простые.
yatagarasu
Да, как раз такую систему они пытаются построить.Все будет измерятся в константах помноженных на какой-то коэффициент. Значение константы уже будет не важно, так как будет получатся из определённого эксперимента.
0x131315
И почти все завязано на время, а время — самая нестабильная сущность из известных.
Нет, даже в новом виде нас все еще засмеют, хотя бы за глупость — это тянет лишь на промежуточный результат. Одни лишь фундаментальные константы — это костыли, т.к. как верно заметили, они справедливы лишь для ограниченной области пространства-времени.
Конечный результат должен абстрагироваться от изменяемых величин, т.е. быть универсальным для любой точки пространства-времени. Иначе все расчеты в межзвездной эпохе (мы же туда стремимся, или где?) пойдут коту под хвост: там секунда такая, здесь такая, там кило такой а здесь другой, даже метрика пространства постоянно меняется.
Ошибки вроде-бы незначительны, но на таких дистанциях — очень существены, и выливаются в тысячи световых лет. Это практически рандом: при попытке прыжка можно разбиться о сотню звездных систем.
Сейчас даже элементарно нельзя толком посчитать смещения в пределах одной галактики: каждая точка в галактике движется со своей скоростью, но… пока даже нет системы отсчета, которая это учитывает.
Т.е. сейчас путешествовать к другим звездам толком не выйдет, даже если нам на голову свалится технология таких путешествий: элементарно нет системы навигации, по которой можно сказать где мы сейчас и куда мы должны прибыть завтра, нет удобной и простой карты, учитывающей не только пространство, но и время.
Ну а про межгалактические полеты и заикаться не стоит — сейчас точность для них чуть менее, чем нулевая. Максимум что можно сейчас на таких дистанциях — просто прицелиться в ту сторону, в надежде, что промах составит всего несколько сотен диаметров галактики. Ага, почти попали, лол, всего-то на 4000% ошиблись, ну с кем не бывает?
Нужна некая относительная система отсчета, чтобы единицы измерения определялись не только через константы, но и через относительные координаты точек в пространстве-времени.
Как это в свое время произошло с астрономическим временем.
До того, как появилось астрономическое время, учет времени в пределах Земли был адом адским, как сейчас расчет полета в пределах галактики. Тут восход во столько — там во столько, тут зима начинается в такое время — там в такое, там такая длительность дня, а тут другая. И как оно все взаимосвязано — черт ногу сломит.
А с астрономическим временем сразу все просто стало: мы получили много информации о солнечной системе и параметрах движения планет в ней, и все эти знания схлопнулись в простенькую формулу, ко которой можно с высокой точностью вычислить все необходимые параметры локального времени, положение луны и солнца, восходы/закаты, длительность дня, даже затмения, и все это локально, на простеньком калькуляторе, в одно лицо, без целой библиотеки всяких таблиц. Прогресс невероятный.
В 50-е по схожей методике прямо на борту самолета определяли его координаты, по солнцу и луне, без компьютеров, силами одного человека, прямо в полете, и с точностью до пары миль.
В общем с введением астрономического времени навигация в пределах планеты значительно упростилась.
Тоже самой должно произойти с навигацией в пределах галактики, а потом и вселенной — иначе нет пути.
norlin
> даже если нам на голову свалится технология таких путешествий
Зависит от технологии. Если это будет FTL «в лоб» (тупо очень-быстрый-полёт) – то вполне можно будет «прямой наводкой» лететь, постоянно корректируя нацеливание по ходу полёта.
Если же какие-то «прыжки»/телепортации – тогда да, проблема с навигацией.
mayorovp
Но астрономы же как-то это все считают?
kahi4
Секстант придумали еще 500 лет назад. И про точность в пару миль вы, конечно, погорячились. Астронавигация хороша для задач ориентации (именно для корректировки накапливаемой ошибки в БИНС по углам её сейчас и используют), однако определять по ней свое положение не то, чтобы трудно, скорее просто хорошо если вы хотя бы с морем угадаете, я уже молчу про мили.
REPISOT
DEL
GreyKnight
Welran
Кстати разве число авогадро и световая эффективность являются фундаментальными константами?
Moonrise
Сейчас нет, но скоро станут.
Hamper
Жаль, что взятые случайным образом эталоны уже поздно менять, а то, наверное, можно бы было сильно упростить разные расчёты, округлив константы. Например: укорачиваем метр примерно на полмиллиметра, и вот у нас уже скорость света ровненькие 3*10^8 м/с.
za90
И всей Галактике станет смешно с нашей десятичной системы счисления.
ChiefPilot
А над каким из вариантов они будут смеяться меньше (и почему)? Вот варианты (калькулятор Windows 10):
HEX 11E1 A300
DEC 300,000,000
OCT 2 170 321 400
BIN 1 0001 1110 0001 1010 0011 0000 0000
sumanai
> 1 0001 1110 0001 1010 0011 0000 0000
Какое красивое число, мне нравится.
DrSmile
Если уж даже на земле:
- большинство чисел храниться в двоичной или производной от нее (2, 3 бита на ячейку) системе;
- большинство чисел передается в двоичной или производной от нее (октетами) системе;
- большинство операций над числами производится в двоичной системе;
то что уж говорить про более развитых разумных галактики?Единственное, где еще используется недвоичное представление — это при взаимодействии с несовершенным естественным интеллектом.
vintage
[Так и поступили с СГС, добавляя туда электростатику и магнетизм.](https://ru.wikipedia.org/wiki/СГС#.D0.A1.D0.93.D0.A1_.D1.81.D0.B8.D0.BC.D0.BC.D0.B5.D1.82.D1.80.D0.B8.D1.87.D0.BD.D0.B0.D1.8F.2C_.D0.B8.D0.BB.D0.B8_.D0.93.D0.B0.D1.83.D1.81.D1.81.D0.BE.D0.B2.D0.B0_.D1.81.D0.B8.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.BC.D0.B0_.D0.B5.D0.B4.D0.B8.D0.BD.D0.B8.D1.86) Её бы довести до ума, избавившись от грамма и сантиметра — можно было бы избавиться чуть ли не от всех «магических констант» в физике, что крайне удобно в расчётах.
Alexeyslav
Удобно будет в расчетах на бумажке или в уме а компьютеру вобщем-то глубоко всё равно в красивых или некрасивых числах считать. Это не то изменение которое стоит проводить.
vintage
Компьютеру как миниму не придётся постоянно делить и умножать на константу.
vmchaz
А почему укорачиваем метр? Может быть, чуть удлиняем секунду — и вот уже свет успевает пройти 3*10^8 м за неё.
Имхо, правильно делают, что привязывают величины к «природным».
Например, расстояние как n периодов излучения какого-то определённого атома (например, водорода, т.к. он самый простой)
Время — как m периодов колебаний атомных часов или же как n/c (из примера выше)
za90
Кажется, физики попали в рекурсию с шагом в жизнь. На следующей итерации они таки «измерят» атом, но и это лишь пополнит очередь возврата на
один шагодну жизнь. Всё это походит скорее на философию, чем на точные науки…/me ушел увеличивать энтропию вселенной написанием sql и js
mehos
Я не совсем понял. Метры определяются через метры-в-секунду. Нет ли здесь рекурсии? Как мы можем измерить скорость в м/с, если еще не знаем чему равен метр?
chieftain_yu
У нас есть секунда (как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133).
Дальше мы меряем расстояние, которое свет в вакууме проходит за 9192631770/299492458 периодов излучения цезия-133. Получаем метр.
mehos
А почему надо мерять именно 9192631770/299492458 периодов излучения?
chieftain_yu
Потому что так договорились.
Секунда — 9 192 631 770 периодов излучения.
Метр — 1/299 792 458 расстояния, проходимого светом в вакууме за секунду.
Простите, опечатался в знаменателе в предыдущем сообщении.
mehos
Т.о. опять метр выражается не через физ. велицины. а через условную кем-то заранее оговоренную константу? Почему именно 299 792 458? Откуда цифра? Я так понимаю, что она (в силу причин исторических) связана со старым эталоном метра. Вот и выходит, что новое определение завязано на старом эталоне. Это как-то странно. Или я опять чего-то не понимаю.
Welran
Потому что естественная величина длины — планковская длина не очень удобна для повседневных расчетов. Поэтому взяли скорость света и округлили до целого числа бывших метров, взяли старую секунду и округлили до целого числа переходов между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, а потом из полученных величин сделали почти старый метр что бы не менять привычную систему единиц.
K0styan
Все правильно, жесткое легаси. Представьте, что сделали бы «новый метр», в 1/300000000 пути света за секунду. И до полного перехода на эти «новые метры» пришлось бы указывать, в какой системе указана та или иная длина. Технически — можно, но в 20 веке, когда на старые метры уже завязан почти весь мир — это жутких геморрой.
Да, разница только в 4 знаке после запятой, но на масштабах геодезических — уже в серьезные сантиметры, а то и метры превратилась бы, так что ошибка может быть критичной. Даже в промышленном производстве допуски могут быть меньше 1/1000 размера детали, так что тоже, не тот штангенциркуль взял — клины.
DrSmile
Чем вводить округленные метры, проще уж сразу мерить расстояние в (световых) секундах. Например, световая наносекунда (30см) — это практически фут.
za90
Кстати метр как раз из геодезии вырос, а никак не из оптики.
Bellicus
Эм, но ведь скорость света определялась по старому метровому эталону… А потом по скорости света определили новый метр. Так чем старый метр отличается от нового?
chieftain_yu
Длиной, очевидно.
И привязанностью к конкретным физическим константам, а не существующим предметам.
Изначально метр определялся как доля Парижского мередиана. Но точность этого метра была так себе. И воспроизводимость тоже не очень.
Поэтому был создан эталон — и считалось, что вот этот вот эталон имеет длину ровно 1 метр. Но со временем эталон может изменять длину (в силу загрязнения поверхности, износа и так далее), да и точность обеспечивает вряд ли в сильно много знаков после запятой.
Поэтому приняли новый эталон, воспроизводимый лучше и имеющий бОльшую точность.
mehos
Но новый эталон выражается через старый эталон.
mayorovp
Нет, не выражается.
chieftain_yu
Никоим образом.
Ну то есть можно сравнить два эталона и выразить длину одного через другой.
Но это как с ярдами и метрами — сравнивать можно, но одно не определялось через другое.
Pakos
Новый эталон приняли максимально приближённым к старому (не только метр, но и остальные).
Bellicus
но ведь будь брусок эталонного метра чуть короче и скорость света была бы уже больше, соответственно и константа иной. Разве нет?
mayorovp
Да, это так. Именно в этом и смысл реформы системы мер — чтобы фундаментальные константы перестали меняться со временем.
chieftain_yu
Э… Я что-то не понимаю.
А если отпилить половину эталона метра, то свет в два раза ускорится, и будет лететь от Солнца до Земли не 8 минут, а 4?
Или вы не про скорости, а про численные значения?
Да, если бы вместо тогдашнего метра взяли бы иную единицу измерения, численное значение скорости света в иных единицах было бы иным. Но никто и не обещал, что скорость света — это 299792458 (произвольных единиц длины) в (произвольную единицу времени).
Смотрите, тут какая ситуация.
Предположим, мы живем давным-давно, в каменном веке, и приборов измерения времени у нас нет. И линеек тоже.
Поэтому мы пользуемся понятиями «ступня» и «удар сердца».
Копье летит два удара сердца и пролетает, скажем, 50 ступней. Значит, скорость полета копья — 25 ступней в удар сердца.
Это позволяет с достаточной для нашей тогдашней деятельности точностью оценивать расстояния, длины, времена и скорости.
Однако чем плохи эти величины? Они изменчивы и отличаются низкой точностью. Моя ступня скорее всего отличается от вашей. Да и пульс тоже. Предположим, у меня в покое пульс — 60 ударов в минуту (но мы про минуту пока не знаем), а у вас — 65. Это — расхождения эталонов.
Утром и вечером по факту у меня длина ступни незначительно, но отличается. Ну и пульс — когда я лежу у костра и перевариваю, пульс у меня — 60, а когда драпаю от тигра — в районе 180. Это погрешности измерений.
Кроме того, с течением времени у нас обоих ступни и пульс меняются. Это изменчивость эталонов во времени.
Ну и как точно я могу оценить время? Ну, вряд ли точнее десятой доли удара сердца. Аналогично со ступней.
Проходит время, начались более продвинутые цивилизации. Теперь мы строим пирамиды.
Для того, чтобы камни хорошо друг к другу подходили, мы стандартизировали длину ступни и назвали ее «фут». Сама длина как бы унаследована от ступни, и с некоторой натяжкой соответствует, но в явном виде из моей наличествующей конечности не выражается. Нельзя по моей ступне восстановить футовый эталон. Исторически оно связано, но по факту — уже нет.
Аналогично и время — вместо ударов сердца мы начинаем использовать клепсидры. Выбежало 5 капель, значит, в состоянии покоя у меня пять раз сердце стукнуло.
Точность эталона повысилась. Стабильность и воспроизводимость — тоже.
Новое время. Фут остался в прошлом, даешь метр!
Провели громадную работу, посчитали сорокамиллионную долю Парижского мередиана — вот он, метр! А секунды будем мерить маятниковыми часами — точнее, чем клепсидрами! И секунду рассматриваем как долю суток, а не по ударам сердца.
Характеристики эталонов повысились, стабильность и воспроизводимость — тоже…
Вот примерно так все и движется.
Bellicus
Но при этом фут мало зависит от ступни, а метр вообще не зависит от фута. Экая тотальная реформа эталона, малозависимая от предыдущей СИ.
А здесь же выходит, что скорость света считалось от метра. То бишь метр был некой опорной точкой, а свет проходил ? 300000000 эталонных метров в секунду. а теперь скорость света константа, а метр это ? 1/300000000 от его пути в секунду.
Ладно б сказали: «к черту метр, переходим на квазиметры, т.к. они более точны и равны ? 1/300000000 s/c». А так они определили метр, который зависит от скорости света, которая зависит от метра.
Какой то замкнутый круг получается.
Iv38
Скорость света не зависит от метра. Она постоянна. В разных единицах измерения (в милях в час, например) ее значение, конечно, будет разным, но как физическая константа она все равно постоянна.
Теперь мы точно знаем чему равна секунда (ее физико-математический эталон уже определили ранее), мы знаем, что свет проходит за равные промежутки времени равные расстояния. Осталось выбрать конкретное значение доли секунды, за которое свет пройдет расстояние равное действующему эталону метра. Сочетание этой константы и скорости света становится новым эталоном. Вашим квазиметром. Но так как квазиметр специально сделан так, чтобы был как старый метр, с достаточной точностью на данном этапе развития науки и техники, то старый метр просто заменили новым квазиметром со старым названием.
Раньше ЗНАЧЕНИЕ скорости света в СИ выражалось через метр, а теперь метр зависит от скорости света. От самой скорости, а не от измеренного значения.
ariklus
Скажем так: они определили длину Той Самой Метровой Палки через скорость света и теперь Та Самая Метровая Палка уже не нужна, и с точным определением метра ничего не случится если Та Самая Палка погнется или сплющится.
chieftain_yu
Фут зависит от усредненной ступни, ибо от нее и произошел.
Ситуация со «старым метром» и «новым метром» как раз и подобна «ступне» и «футу». Старый эталон мог быть не слишком точным, поэтому волевым решением был принят новый эталон, примерно равный некоему усредненному старому эталону.
В случае ступни-фута в английском название сохранилось ровно так же, как и у старого и нового метров.
mayorovp
Ничем не отличается, но эталон больше не нужен. В этом и смысл.
TheShock
Ну смотрите. Вот сейчас какая ситуация. Прилетают к нам хорошие инопланетяне, мир, дружба, жвачка и такие нам:
— А расскажите ка, земляне, что такое метр ваш?
А мы им:
— Ну вот палку видите? Вот она — метр. А все остальное мы этой палкой меряем. Она, правда уже немного стерлась, но вот раньше она точно метром была.
После изменений будет так:
— А расскажите ка, земляне, что такое метр ваш?
А мы им:
— Это 1/299792458 расстояния, которое проходит свет в вакууме за 9192631770 периодов излучения цезия. Да, у нас все на Земле носят в кармане цезий и светометр для измерений.
И нас зауважали.
Ну нас самом деле просто постарались уже существующие величины выразить не через абстрактную палку и камень, которые лежат в палате МиВ, а через константные физические величины. И пусть цифровые константы странные, но они просто отображают историю человечества.
za90
vintage
— А почему именно 1/299792458?
— ну вот палку видите…
TheShock
Исторически сложились именно такие коефициенты, ибо когда впервые такая величина была взята за эталон это была длина маятника с полупериодом колебаний на широте 45°, равным 1 с.
Но разве это важно? Сейчас метр равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299792458 секунды и все остальное уже вопрос к историкам.
vintage
— Ха-ха-ха. Вместо того, чтобы соотнести единицу времени и единицу расстояния как 1 к 1 (с = 1 локоть в наносекунду), вы упражняетесь в зазубривании длинны уже никому не нужной металлической палки. Кстати, а расскажите, что такое эта ваша секунда?
ivatsy
Интересно, что одна из фундаментальных единиц — кандела, и, следовательно, константа «световая эффективность» определяется зрительной системой человека — насколько будет ярко восприниматься нами какое-то излучение. Эволюция изменит наши глаза — световуя эффективность надо будет пересматривать.
Iv38
По-моему, кандела как раз одна из самых эталонных единиц. Единицы измерения длины или массы были очень бытовыми, а кандела и все ее предки в области силы света изначально были определены через эталонный источник света. От человеческого зрения тут могла зависеть только точность сравнения с эталоном, но не обязательно использовать для этого человеческое зрение. В общем-то не важно насколько яркой нам кажется 1 кандела и меняется ли это ощущение со временем, важно сравнивать яркость разных источников.
ivatsy
В основе канделы — кривая световой эффективности, которая получена экспериментами с участием человека.
chieftain_yu
Она — в основе выбора конкретной частоты для эталонного источника монохроматического света. Не в основе выбора единицы.
chieftain_yu
«Сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср»
И где здесь про определение зрительной системой человека?
ivatsy
Попробуйте рассчитать силу света в канделах для другой частоты излучения (или сложного излучения) и там появится кривая световой эффективности, которая получена экспериментально на человеке.
683 лм/Вт — это максимально возможная световая эффективность, её имеет излучение с волной 555 нм, она, опять-таки, получена экспериментально.
chieftain_yu
Открылась куча интересного, спасибо.
ivatsy
Чтобы добавить интересностей, скажу, что кривую световой эффективности также сделали основой колориметрии (Y из CIE XYZ). Здесь популярно об этом.
valenok
Замечательная статья!
А вот сообщество учёных революционеров в области фундаментальных констант проигнорировало одну чрезвычайно важную константу — Линейную Постоянную Хаббла HL (H = 2,197*10^-18 в секунду), которая характеризует константу энергии времени (энергии процесса бытия реальности) по лучу зрения и взаимосвязано с Гравитационной Постоянной. Линейная Постоянная Хаббла HV есть корень кубический (степень одна
третья) от Объёмной Постоянной Хаббла, отображающей относительную величину прироста совокупной материи физических полей, составляющих объём пространства вакуума (являющейся «тёмной энергией» и «тёмной материей») и совокупного количества Атомных Единиц Массы Вещества вселенной. — Источник: Теория Относительности Реальности.