Очень общая метрология

Об этой книге

Эта книга — популярная. В следующих трех смыслах.

1. Там, где идет речь о конкретных областях, глубина изложения выбрана такой, чтобы материал был доступен человеку с верхним образованием в иной области или добросовестному студенту.

2. Там, где речь идет о связях между областями, о параллелях между ними, о путях развития и тому подобном, автор имел наглость не накладывать на себя ограничений. Поскольку метанауки в естественнонаучном смысле пока не существует (то есть нет метода, аппарата и признанных результатов), то и нет риска написать что-либо не популярное.

3. Охват материала в ширину выбирался так, чтобы при заданной п. 1 и 2 глубине объем устроил издателя.

Респект моим издателям Любе Чирок, Доминго Марин Рикою и их соратникам: я восхищен их работой (эта фраза будет, если данную книгу, когда она будет дописана, издаст, как и мои три предыдущие, издательство УРСС). Спасибо студентам, которые не только ходили на занятия, причем иногда на первые пары, что вообще героизм, но и слушали, и задавали вопросы и критиковали! Автор благодарен первому редактору этого текста Алле Кузнецовой и первым читателям (здесь будет перечень) за многочисленные замечания, часть коих была учтена.

Введение

Земля, как хорошо известно всем метрологам, лежит на трех слонах, а эта книга на трех обоснованиях — философском, психологическом и административном.

Философское обоснование для написания этой книги таково. В полностью стабильном мире любой биоценоз (в том числе человечество) мог бы выжить, не изменяясь. Наш мир изменяется. Более того, согласно антропному принципу, он не мог быть неизменным, ибо в неизменном мире ни писать эту книгу я, ни читать ее вы, ни звонить друг другу. А раз наш мир изменяющийся, значит мы изменяющиеся, значит — приспособляющиеся. Прочие согласно законам сохранения в футурологии вымирают, а не пишут, читают и это… да, да… звонят, блин. Ну а раз мы хотим выживать, приспособляясь, то мы должны познавать, изучать. Есть два способа познания, впрочем, может и не два, а один. Один — это в натуре измерять, сравнивать, выражать в соотношениях и числах. Второй — это молча сидеть, подложив под себя ноги и в некий момент, испытав внезапное прозрение (сатори) все понять. Не исключено, впрочем, что внутри Тентаро Судзуки тоже происходит процесс измерения, сравнения, выражения в соотношениях и числах. Не имея данных, как о черепахе (см. ниже), я как физик, не могу. Итак, тема этой книги — необходимая часть процесса познания (по крайней мере «процессуального», но возможно и интуитивного), без коего наш биоценоз давно бы того. Элиминировался со вселенского Рынка.

Психологическое обоснование более психологично, нежели философское и состоит оно в том, что области, которыми я наиболее серьезно занимался и занимаюсь — физика, инжиниринг, социология и то, чем я интересуюсь — психология — объединены двумя неразрывными связями. Первая связь — и физика, и инжиниринг, и социология, и психология — все это измерения. Как говорили в нашей альпсекции, «всякий узел — прямой». Вторая связь — это моя личность, ибо не факт, что в четырехмиллиардной генеральной совокупности вы найдете еще одного такого несерьезного человека. Ну так это судьба, кисмет, как говорили мои ташкентские приятели: второй связи заняться первой.

Ну и административное обоснование — самое, ессно, важное. Я работаю в МИЭМе, Московском государственном институте электроники и математики. В 2008 году я перешел на новую для меня кафедру — Метрологии и стандартизации. Курсы, которые мне поручили читать, были для меня отчасти новы. Практическими приложениями метрологии я занимался всю жизнь (экспериментальная физика и разработка электронных приборов — это непрерывная метрология), но метрология как наука не была областью моего еженощного интереса. Да и ежедневного тоже. Поэтому, читая книги по метрологии, я пытался понять, с чем собственно имею дело, фарш из чего я буду набивать в несчастных студентов, завязывая им кончики, дабы не вывалилось. В самом деле, если есть колбаса ручной вязки, то почему не быть студенту ручной вязки? (тут аллюзия на Кащенко). А результатом попыток понимания лично у меня становится внутри себя — понимание, а снаружи — речь (лекции и семинары) и текст (например, этот).

Понимаю, что вы уже прыгаете от нетерпения — вас интересует, где та черепаха, на которой стоят слоны. Отвечаю честно — не знаю. Физика занимается только тем, о чем имеет информацию. От слонов я видел хоботы, вздымающиеся над горизонтом, а от черепахи не видел. Увижу — исследую и расскажу.

Итак, мы будем говорить о метрологии, о метрологическом подходе к миру, на материале физики, техники, социологии и психологии. Вопрос — а стоит ли это делать? То есть удовольствие от написания книги — это да, понятно. А читателю это надо? Точнее — почему я, автор, считаю, что ему это надо? Отвечаю. Метрология имеет общие основания, общие принципы. Люди, занимающиеся приложениями метрологии в каких-то частных областях, могут обходиться без знания и понимания этих принципов. И ничего страшного — до поры, до времени. Потому что расширение области применения, развитие объектов и методик может привести (и приводит) к ситуациям, в которых понимание основ может оказаться необходимым. Это раз; но есть и два. В разных областях приложения метрологии более существенны разные ее аспекты и стороны. Поэтому параллельное рассмотрение метрологических аспектов разных областей — или, можно сказать и так — разных областей приложения одной и той же «общей» метрологии может оказаться интересно и полезно. Разумеется, областей приложения метрологии не три (физика+ инжиниринг, социология, психология), а много. Собственно, это… это, простите, все. В любой естественной науке есть метрология (в химии, геологии, географии), в любой гуманитарной, в любой «промежуточной» (например, таковыми можно считать социологию, демографию, психологию). Но мы будем говорить о физике, инжиниринге, социологии и психологии — как потому, что их я знаю лучше, чем другие области, так и потому, что они являются репрезентативными представителями своих замечательных кластеров. Рафинированного прайда естественнонаучных дисциплин и раздолбайской стаи гуманитарных развлекуххх… А посередь, немного неодобрительно, немного заинтересованно поглядывая на них всех, располагается обширное пространство, заполненное цехами, пакгаузами, подъездными путями, работягами в промасленных комбинезонах, конструкторами и технологами в белых халатах, грохочущими прессами, матерящимися грузчиками и так далее. Это — царство технических дисциплин, естественно-научных в базисе, гуманитарных в курилке. И очень гуманитарных в обеденный перерыв в кабинете начальника КБ, куда, загадочно опустив длинные ресницы, вплывает его секретарша…

Метрология — место в системе

Вакуумное — это прекрасно

^{_{Радиолампа 1Б2П}}

Однажды на барахолке в г. Рига я набрел на пожилого гражданина, коротавшего вечность над большим открытым чемоданом. Чемодан был доверху наполнен лампами. Тщательно перерыв его — на что у меня ушло полчаса — я выбрал одну лампу и спросил, во сколько мне это обойдется. «Обойдется вам это в рубль, — ответствовал гражданин и продолжил: — Приятно встретить понимающего человека». Последующие полчаса мы посвятили содержательной беседе, состоявшей на треть из названий типов ламп, на треть — из цитирования годов и параметров и на треть — из понимающих вздохов. Стоявшие вокруг завсегдатаи барахолки балдели хоть и с прибалтийской сдержанностью, но вполне откровенно.

Представьте себе черный квадрат. Красив ли он? Странный вопрос. Велика может быть его культурная роль, он может стать объектом докторской диссертации и первобытного культа, но вопрос о красоте даже и не возникает. А можно ли его раскрасить так, чтобы он стал красив? Запросто; правда, то, что нравится одним, не нравится другим, но по поводу многих раскрасок почти все скажут: «а ничего…» Разумеется, можно раскрасить и уродливо; можно заняться анализом раскрасок и попытаться выделить красивые и уродливые.

Поговорим о форме. Красив ли шар? Он никакой. Но, вообще говоря, вещь может иметь красивую и уродливую форму. Разумеется, единогласия не будет, но квалифицированное большинство мы наберем. Как и в случае раскрасок, хочется заняться анализом, то есть придумать систему параметров и найти те их значения, при которых большинство людей квалифицируют ту или иную форму как «красивую».

Конечным результатом такой деятельности станет построение системы, которая позволит объективно определять, красива ли вещь. Поскольку ясно, что эта цель недостижима, то наше рассуждение вроде бы бесполезно. Но в процессе оного мы представляем себе различные формы и раскраски и начинаем ощущать, что существуют два типа красоты. Первый — это красота простых и плавных форм и простых раскрасок. Линия и поверхность, ограничивающие форму, не должны иметь слишком много резких перегибов. Равным образом и раскраска не должна быть слишком суматошной: разные части объекта могут иметь разный цвет, но он либо не должен изменяться слишком резко от точки к точке, либо не должен изменяться слишком часто. Эти формулировки легко облечь в математическую форму, но не это наша цель; пойдем дальше.

Второй тип красоты противоположен первому. Это красота конструкции, состоящей из многих отчетливо видимых частей. Части понятно для зрителя соединены, то есть он согласен, что они не просто лежат рядом, а функционируют в соединении, как колесо на оси. Части могут иметь разную окраску. Крайним случаем большого количества «частей» является фактура — «части» в этом случае образуют собственно поверхность и воспринимаются не как части, а как окраска; так что это, скорее, первый случай. Естественно и немедленно возникающая мысль, что первое — это природное (красота тела, красота зверя), а второе — это техника, не вполне верна. Гора — это природное, но заснеженные вершины воспринимаются как конструкция; технический объект часто бывает природоподобен — такие черты есть и в зажигалке и в автомобиле. Но в технике это вполне определенный стиль.

Ярчайшие представители «технического стиля» в технике — космическая станция и электронная лампа. Их объединяет то, что выраженность этого стиля обязана в обеих ситуациях случайным причинам. В космосе — это отсутствие атмосферы, отсутствие аэродинамических проблем. Именно эти проблемы сделали подводную лодку похожей на дельфина, а Subaru Legasy — на ее владелицу: американский лунный автомобиль не похож на его обнаженных пассажиров. Да и его пассажиры в скафандрах мало похожи на себя au’naturel — техника одела природу, в атомной подводной лодке дельфиноподобная «природа» одела сотни тысяч болтов и гаек, увитых сотнями километров проводов.

Природной красоте не требуется внешнее оправдание — идеал женского тела введен в культуру через секс, а он — через репродуктивную функцию. Навсегда. Хотя, разумеется, природа в основном целесообразна (спасибо естественному отбору). Даром что человек — кроме некоторых биологов — этого не знает. Технической красоте внешнее оправдание требуется — она не столь естественна для человека. Это оправдание, довольно часто поминаемое в соответствующих обсуждениях, — техническая целесообразность. Мы знаем — глядя на космическую станцию и электронную лампу, — что эти вещи целесообразны. Их части соединены не случайным образом — они так работают, и так они работают хорошо. Другое дело, что зритель далеко не всегда это понимает, чаще он просто верит. Но похоже, что инженер, который при взгляде на вертолет может прочесть лекцию о том, как работает его винт, ощущает красоту геликоптера острее. Он знает, что делает это колесо на этой оси.

Однако почему-то никогда не упоминается второе «оправдание» — мы видим вложенный труд. Именно поэтому считается красивой резьба по моржовому клыку и китайские резные шары один в другом. Целесообразности — ноль, но вложенный труд очевиден.

Заметим, что в изобразительном искусстве есть такое немного странненькое направление: коллажи из несвязанных вещей — разбросанных по полю болтов, гаечек, шестеренок, какой-то колокольчик, две пружины… В свете вышесказанного это (возможно, неотрефлектированная творцами) попытка создать третью красоту — природоподобную технику. Четвертую — живое существо в виде внутренности часов — мог бы создать только тот, кто создал все, но если бы он мыслил, как я. Но, похоже, что он мыслил иначе.

Отсюда делаются понятны попытки технических дизайнеров создать технически красивую вещь из техники, которая традиционно выполнена похожей на природу. Это вполне красивые часы в прозрачном корпусе. Известны попытки делать прозрачные корпуса у бытовой радиоэлектронной аппаратуры (компьютерная мышь, системный блок, клавиатуры, сотовые телефоны). Попробуйте представить себе, как выглядел бы шестисотый мерс в плексигласовом корпусе… Заметим, что технический и природный подходы иногда проявляются в одной и той же функционально вещи, порождая совершенно разные образы. Харлей Дэвидсон — это выражено демонстративно технический мотоцикл. Но среди мотоциклов есть и природоподобные; они имеют более высокие аэродинамические показатели, но культовыми они не стали.

^{_{Рис. 1. Радиолампы 2П1П, 1А2П, 1Б2П, 1К1П, 2П2П}}

Электронную лампу сделала красивой формула Стефана-Больцмана. Тепло выделялось, его надо было отводить, проще всего — излучать (пока его не стало слишком много). Стеклянный баллон был самым простым технологическим решением для электровакуумного прибора. Но попутно он сделал доступной нашему глазу «техническую красоту» ламп. Добавив к ней плавность своих контуров и нежность блесков, то есть совместив две единственные красоты, существующие сегодня в мире.

И даже если когда-нибудь безумные конструкторы Формулы-1 оденут ее в плексиглас, у ламп останутся козыри — свет и тепло. Лампы светятся — а свет и огонь настолько важны для жизни человека, что наше сердце само обращается к ним. Не говоря уж о живом тепле электронных ламп…

Эволюцию электронных ламп обычно преподносят как историю идей. Идея диода, идея управляющей сетки, идея «двухсетки» для понижения анодного напряжения, идея тетрода, пентода и более многосеточных ламп. Далее, идеи СВЧ-приборов — ЛБВ, клистрона, магнетрона и других, менее известных. Идеи микроэлектронно-подобных ламп — нынче забытых планарных и штабельных ламп, вакуумных интегральных схем. Наконец, ветвь мощных ламп с воздушными и водяными радиаторами, причем эта ветвь тесно переплетается с ветвью СВЧ-приборов. История идей обычно излагается вместе с анализом движущих факторов развития, которых было, собственно, три.

Первый — освоение все более высоких частот в погоне за количеством передаваемой информации. Второй — увеличение мощностей — ради увеличения дальности действия радиолокаторов и прочих передатчиков, а также энергии ускорителей. Наконец, конкуренция со стороны полупроводниковых приборов, которые выдавливали лампы из области малых мощностей и частот. Со стороны газоразрядных приборов давление было много меньшим, поскольку они обычно применялись как коммутирующие приборы, а из этой сферы лампы были в основном вытеснены транзисторами и тиристорами довольно давно (хотя первые ЭВМ были выполнены именно на лампах).

Вообще же история электронных приборов местами напоминает Тору или, как говорят христиане, Ветхий Завет. История двух братьев, из которых один другого держал за пятку, и так далее, подозрительно напоминает судьбу электронных ламп: первые лампы, считавшиеся вакуумными, на самом деле работали благодаря имевшемуся в них газу. Но понято это было позже. Первые транзисторы были, между прочим, полевыми — и в этом смысле были похожи на лампы и на те полевые транзисторы, к которым техника вернулась спустя десятилетия. Лилит, которая была до Евы, и о которой комментаторы часто умалчивают, — чем не полевой транзистор, который был до первых транзисторов?

High End венчает классическую ветвь стеклянных ламп — ни высокие мощности, ни сверхвысокие частоты ему не нужны. Здесь они победили транзисторы за счет малозначимых для основной части техники преимуществ. Лампы — это маленькое, но гордое племя, живущее в глубине заполненной транзисторами области; жестковыйный, упрямый народец, гордящийся своей историей и обеспечивающий «бескомпромиссное качество звука». Что касается СВЧ-приборов, то магнетроны и клистроны почти всегда — металлокерамические, и только ЛБВ выполнены из стекла. Поэтому в плане эстетики «лампы с бегущей волной» — сестры обычных. В области высоких мощностей ситуация сложилась следующим образом. Это либо металлокерамические лампы, либо «стеклянные» лампы с «металлическим» — внешним — анодом. Эти лампы тоже теплые и светятся. Хотя «выше пояса» — в области анода — им свойственна не стеклянная, а металлическая эстетика.

Вообще же эти два вида красоты не только соседствовали, но иногда переплетались — стеклянные лампы, баллон которых был полностью покрыт изнутри геттерным зеркалом или снаружи — экранирующим покрытием имели отчетливый металлический привкус. Как 1Б2П с бронзированным баллоном, найденная мною в чемодане с лампами на рижской барахолке в одна тысяча девятьсот лохматом году.

См. также:

Филинюк Н.А. Негатроника. Исторический обзор. НиТ, 2000.

Цыганкова Э.Г. У истоков дизайна. НиТ, 2001.

Ашкинази Л.А. Океан в капле воды, или Вся техника в одной стекляшке. НиТ, 2007.

Лингвистика, теория надежности, эстетика… а что? Не самая плохая компания.

Проблемы — технические, физические, социологические, психологические

Начнем хотя бы с технических. Это то, от чего человек, работающий в области техники, инженер, чешет затылок. Технические проблемы могут быть охарактеризованы степенью общности, сложностью решения, возможностью их обойти и, возможно, еще какими-то параметрами такого же уровня общности.

Вот несколько примеров технических проблем очень высокой степени общности.

1. Увеличение надежности.

2. Предсказание срока службы по ускоренным испытаниям.

3. Увеличение кпд.

4. Уменьшение трения.

5. Уменьшение износа.

6. Охлаждение.

7. Уменьшение влияния на окружающую среду.

Эти проблемы встречаются во многих областях техники, например, в проблему охлаждения упираются другие задачи, например, принципиальное ограничение мощности классических (не квантовых) компьютеров, ограничение мощности электровакуумных приборов. Между прочим, и в мощных электронных приборах и в стоматологии применяется охлаждение «водяным туманом» — потоком воздуха с каплями воды. Технические проблемы высокой степени общности часто или упираются в физические ограничения (как охлаждение) или в само понимание физики процессов (как ускоренные испытания, трение, износ).

Возможность обойти — это ответ на вопрос, на каком уровне может быть обойдена проблема, на каком уровне может быть найдено альтернативное решение, удовлетворяющее потребности окружающей техники. Можно привести множество примеров, как техническая проблема одного уровня может быть обойдена изменением решения на другом уровне. Например, проблема охлаждения может быть обойдена переходом на высокотемпературную элементную базу, проблема трения в жестких дисках — переходом на флеш-память. С точки зрения инженера это выглядит как отказ от решения проблемы, поэтому квалифицированный и ответственный инженер старается решить проблему на своем уровне, а малоквалифицированный и безответственный — мотивируя невозможностью решить конкретную проблему, будет предлагать изменить решение более высокого уровня. Поэтому инженер более высокого ранга, руководящий разработкой, должен принимать решение с учетом квалификации и психологии подчиненных.

Проблемы есть не только в технике, но и в физике, социологии и психологии. Определение, которое выше дано для технической проблемы, с очевидной заменой объектов пригодно для любой области. Чесать затылок умеют и физики, и социологи, и… вот они чесать затылок не любят, это правда. Папаша Зигмунд (…в кафе — тут аллюзия на Пелевина) им судья!

Физические, социологические и психологические проблемы, так же, как и технические, могут быть охарактеризованы степенью общности, сложностью решения, возможностью их обойти и, возможно, еще какими-то параметрами такого же уровня, например, важностью. Которая, впрочем, зависит от степени общности и невозможности обойти.

Прекрасный список физических проблем вот: http://ufn.ru/ufn07/ufn07_4/Russian/ustny_ufn074b.pdf

По замыслу составителя это список проблем высшей степени общности и, следовательно — раз они не решены — высшей сложности. Обойти большинство из них невозможно, это задачи понимания основ нашего мира.

Естественно, что у социологов и психологов должно быть некое подобие такого списка. Однако само понятие «социологической проблемы», равно как и понятие «психологической проблемы», выглядит несколько иначе, нежели понятие «физической проблемы». Физическая проблема — это конкретная, хотя иногда сформулированная и довольно общо, проблема познания какой-то части реального мира. Однако под проблемой в социологии (психологии) или социологической (психологической) проблемой наиболее часто понимают взгляд на общество (на человека) в целом. Далее, в социологии и психологии вовсе не считается, что теория должна «быть» в том смысле, в котором есть физическая теория — социологи и психологи допускают существование нескольких теорий одного и того же. И хотя иногда сетуют на наличие нескольких парадигм, причем не в суперновых областях, а в основах (физики бы за это просто убили), но аккуратно начинают свои труды перечнем выдвинутых в прошлом и позапрошлом веке теорий общества. Более того, даже в списках работ по методологическим проблемам собственно проблемы решения конкретных задач составляют менее трети. Остальное — рассказы о славном прошлом этих замечательных наук.

Не претендуя на составление списка, аналогичного знаменитому «Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными» (ссылка выше), назовем несколько, стараясь придерживаться именно этой идеологии. То есть понимания проблем той или иной науки не как проблем общества и человека, а как проблем понимания какой-то проблемы общества или человека средствами социологии или, соответственно, психологии. Вот, взяв для простоты те же семь пунктов (у Лютера было 95 — «какая глыбища, какой матерый человечище» — помните школьный анекдот?):

1. Человек и общество — подход «от общества», то есть как общество управляет человеком и подход «от человека», то есть как из мыслей, чувств, действий людей образуется общество.

2. Власть и общество — как общество создает власть и как власть влияет на общество.

3. Власть и человек — как они влияют друг на друга.

4. Человек и малая группа — как они влияют друг на друга.

5. Связь «качества населения», социальных ожиданий и прогресса общества.

6. Существуют ли законы развития, одинаковые для различных обществ.

7. В каком смысле существуют «поколения» или это лишь удобная модель.

Данные проблемы локализованы внутри социологии, хотя имеют и внешние связи и они обладают высокой общностью — то есть они существуют почти во всех обществах. Насчет их сложности могут быть разные мнения, мне они представляются сложными. Насчет возможности их обойти — к ним относится примерно то же, что сказано о физических проблемах. Что касается психологии — вот, например, такой список.

1. Существуют ли базовые свойства психики, единственен ли их список.

2. Как происходит обработка информации в человеке.

3. Как происходит оценка ситуации человеком.

4. Как происходит принятие решений человеком.

5. Человек и человек, как устроено межличностное взимодействие.

6. Генетика, воспитание, внешние влияния и «сам человек» — где начинается последнее.

7. Человек и информация, как человек ее получает и как, как оценивается достоверность.

Эти проблемы локализованы внутри, соответственно, человека, хотя имеют и внешние связи и они обладают высокой общностью — то есть они существенны для многих людей. Насчет их сложности могут быть разные мнения, мне они представляются сложными. Насчет возможности их обойти — к ним относится примерно то же, что сказано о физических проблемах.

В математике попытка сформулировать подобный список была предпринята Гилбертом, позже — Стивеном Смейлом (а также (http://booklists.narod.ru/P_Physics/PNc_Nonlinear_chaos/Simo_K.__i_dr.__red.__Sovremennye_problemy_haosa_i_nelinejnosti__RXD__2002___ru__T__304s_.8.htm).

Сфера действия метрологии

Основная задача метрологии в технике — предоставить технике возможность сделать так, чтобы гайки подходили к болтам. Это не получится само, даже если мы обитаем на необитаемом острове и у нас один производитель гаек и болтов — ПБОЮЛ «Хитрые Гайки & Болты с Винтом». Так что метрология неизбежна и вечна. Кроме того, она вездесуща, потому что если мы произносим какую-то характеристику, то значит мы ее измерили (если мы не пишем статью для СМИ, ессно). Свежесть молока, вес бриллианта и лживость политика — измеряемые характеристики. Метрология важна, так как в силу вездесущести она охватывает ситуации и важные (молоко), и дорогие (бриллиант), и опасные (лживый политик). Измерение может производиться многомиллионной уникальной аппаратурой, расположенной в термостатированном подвале на отдельной от фундамента бетонной колонне, а может просто «на глаз» (ну видно же простым глазом — врет дядя!), но все равно это измерения.

Обычно в книгах к метрологии относят измерение не чего попало и всего на свете, а физических и химических характеристик, поэтому отнесение к метрологии измерения лживости политика или, скажем, глубины прорехи в знаниях студента или злобности преподавателя является не вполне традиционным. Но некоторые метрологи не возражают против такого расширительного толкования. Важнее другое — то, что у измерения столь разных (хоть и связанных) вещей, как размер бриллианта и любовь подруги, есть общие черты, а самое важное то, что требования к измерениям, очевидные в одной сфере ее действия, могут быть применены и в другой. Например, мы прекрасно понимаем, что измерения веса, сделанные вчера и сегодня, а также в одной лаборатории и другой, должны совпасть. И было бы неплохо, если бы результаты измерения любви тоже были стабильны и однозначны.

Техническую метрологию можно разделить на прикладную и «высокую» метрологию. Прикладная, то есть практическая — это метрология в цеху и лаборатории, «высокая» — метрология метрологов, обеспечивающая существование практической метрологии сегодня и завтра. Собственно, такое деление есть и в других областях человеческой деятельности. Например, есть высокая любовь и практическая любовь — сегодня вечером. С одной стороны «- Ты меня любишь? — А почему нет?», с другой «- Ты меня любишь? — А что я, по-твоему, делаю?» Соответственно, есть связь между ними. Есть высокая педагогика и есть практическая: практическая — это ваши отметки на экзамене, а высокая — передача «от учителя к ученику» понимания сути предмета. А также наше понимание педагогики, как ствола, стержня, ядра того, что обеспечивает продолжение существования культуры, ipso facto — цивилизации. «Цепь культуры не должна прерываться. Иначе человек снова будет добывать огонь трением двух хорошо высушенных деревяшек».

Сфера действия метрологии в социологии и психологии, как это ни странно, относительно больше, нежели в физике и технике. Физика кроме измерений строит гипотезы, теории. Доля работ, посвященных теории — как по объему публикаций, так и по трудо- и мозгозатратам — не уступает измерениям. Количество ссылок в Сети при запросе «физика измерение» и «физика эксперимент» составляет 7 миллионов, а «физика теория» и «физика гипотеза» — в два раза больше. В технике метрология также не доминирует, главная задача техники — создание вещей. Метрология играет при этом важную, неизбежную, но не главную роль.

Ни в социологии, ни в психологии нет работающих в физическом или техническом смысле, то есть широкодиапазонных и надежно предсказывающих теорий. Да и не слишком стремятся социологи их строить, понимая ограниченность сегодняшних методов. В социологии с большим трудом и не всегда с достаточной для практики точностью предсказываются результаты выборов и успешность тех или иных товаров на рынке. В психологии предсказываются общие вещи — например, профпригодность. Но имела ли место в психологии хоть раз достаточного объема и корректно выполненная проверка? О чем-то более сложном — например, о надежном определении пригодности к совместной жизни — даже и речь не идет. Имеющиеся в Интернете и всякой помоечной литературе способы определения «совместимости» — смесь тривиальности и бреда. Разумные вещи написаны у Акоффа и Эмери, но и эта модель относительно проста (2 параметра по 2 значения, то есть 4 типа, правда, 16 типов пар — Акофф Р., Эмери Ф. «О целеустремленных системах».

А если и есть приятные исключения, но они — результат не столько социологической науки, сколько искусства. Вот например:

Причем само применение вроде бы научных методов еще не означает, что это наука — это надо доказать. Сделать теми же методами хотя бы пяток прогнозов. С другой стороны, возникает специфическая трудность:

И тут же — если проваливаться в болото, то по-большому — мы сталкиваемся с важнейшим отличием социологии и психологии от физики и техники. Объектом этих наук являются люди — прямо или чуть опосредовано. А многие считают, что эксперименты на людях недопустимы. Если принять эту позицию в полной и категоричной форме, то социология и психология получают статус «наблюдательной науки», который принципиально отличается от естественных наук. Это клеймо — да не три лилии на попе, а неприличное слово на лбу на всю жизнь. Поэтому вопрос заслуживает хотя бы краткого рассмотрения. Мы зададим три вопроса. Чем плох и плох ли вообще этот статус. Ограничивает ли он познание. Действительно ли нельзя делать эксперименты на людях?

Человек aka чистолинейная мышь

Статус наблюдательной науки имеет, например, почти вся астрофизика и вся космология. Быть науками это им не мешает, а ежели кто вспомнит философию, которой его когда-то учили в советском вузе и начнет что-то бормотать про первую стадию развития и «живое созерцание», то я положу ему на стол несколько книжек по астрофизике и космологии и с большим удовольствием живо посозерцаю, с каким ужасом будет созерцать их он. Если же говорить серьезно, то возможность залезть скальпелем в мышь сильно помогает биологам, и астрофизики конечно не отказались бы… Тем не менее астрофизика и космология — вполне науки, в частности потому, что они и информационно и методически связаны миллионами нитей с физикой (или, если хотите, с остальной физикой — статус зависит от понтов).

Относительно большее место, чем в физике, но меньшее, чем в астрофизике, занимает наблюдение в социологии и психологии, потому что эксперимент в социологии и психологии часто бывает ограничен этическими соображениями, а в социологии — еще и относительно высокой стоимостью экспериментов (не в сравнении с физикой, а в сравнении с другими социологическими методами!) Мне, впрочем, кажется, что социология и психология могли бы существовать и развиваться без эксперимента, если они были бы сильнее связаны с другими науками, в первую очередь, наверное — с биологией и математикой. Хотя, наверное, отсутствие эксперимента в любом случае тормозило бы развитие.

Теперь вопрос о допустимости эксперимента (социологического, психологического, вообще медицинского). Лично мой ответ звучит так — если речь идет об индивидуальной ситуации, когда действующих лиц двое — я и потенциальный объект, и если это существо, наделенным сознанием и рефлексией, существо, которое в принципе может оценить ситуацию, то должно быть получено так называемое «информированное согласие».

Эта процедура и само это понятие первоначально было введено в медицине, но к настоящему времени необходимость в ней осознана и социологами (http://www.soc.pu.ru/publications/jssa/2000/1/14codex.html).

Естественно, что психологи (нормальные психологи в нормальных странах, не к ночи будь помянут гэбэшный инструмент — советские психушки, см. «Казнимые сумасшествием», сост. А.Артемова, Л.Рар, М.Славинский или, например, http://ds.ru/books/lie.htm) осознают необходимость информированного согласия еще лучше. Они сознают, что такая метода уменьшает надежность полученных данных и пытаются как-то зарегулировать эту ситуацию, например, предписывая объяснять испытуемому цель исследования, но не показать сам тест. Все эти рекомендации имеют неизбежно ограниченную область применимости.

После получения «информированного согласия» я могу делать с этим существом то, что в итоге будет признано им самим правильным. Например, если ваша девушка сделала вам больно, но потом вы искренне сказали ей «Ты была права, мне было больно, но я поумнел и не хотел бы отыграть назад» — ваша девушка была права. Если вы делали и говорили приятное вашей девушке, а потом она искренне сказала вам: «Зря ты это делал — проблемы копились и вот, мы расстаемся, и мне плохо; а не жалей ты меня тогда, проблемы бы нами решались, могло бы и сростись, мы были бы вместе и мне было бы лучше» — значит, вы были не правы.

Вот реальный пример. Женщина подсознательно хочет родить еще одного ребенка, но боится, а вы подталкиваете ее к решению (разговоры, фотографии, упоминания и так далее). Понятно, что это ей сейчас неприятно, но если вы добьетесь своего, она (и вы) будете счастливы. Сколько неприятностей вправе вы причинить ей ради того счастья?

Конечно, что предсказать развитие ситуации обычно не просто и всегда есть риск. Для его уменьшения полезно анализировать действия других людей (есть общечеловеческие ошибки) и свои более ранние действия — есть индивидуальные относительно стабильно повторяющиеся ошибки. Иногда объект вашего исследования способен оценить и общенаучную аргументацию — да, я вас напряг, но мы получили важные данные — вот они, смотрите — которые помогут кому-то поумнеть, помогут другим людям. И объект говорит — ну ладно, будем надеяться, что это действительно кому-то поможет.

При групповом эксперименте ситуация усложняется, потому в некоторых случаях группа сама становится средством управления своими членами, и может случиться так, что будут получены не согласие и одобрение, а «согласие» и «одобрение». Заметим также, что в некоторых случаях даже информация о проведении эксперимента, не говоря уж о получении «информированного согласия», искажает данные.

Поэтому проблема влияния прибора на исследуемый объект выглядит в социологии и психологии серьезнее, чем в других областях применения метрологии. Измерять напряжение в электрической сети все-таки проще.

Попутно заметим, что и само понятие «информированного согласия» весьма сложно, особенно — в психиатрии, и ответственными и компетентными медиками серьезно обсуждается: http://www.npar.ru/journal/2006/1/research.htm, http://www.avialine.com/country/14/articles/12/767/0/0/2673.html.

Важность метрологии

Учебники метрологии обычно начинаются с указания на ее важность. Как и вообще многие учебники, да и не только учебники… Объясняя важность метрологии, упоминают улетевшие не туда космические корабли и водителей, неправомочно наказанных за вождение в пьяном виде. Есть вещи и поважнее, но самое важное — то, что метрология пронизывает не только всю технику, но и всю жизнь. При том, что все мы занимаемся измерениями, сама метрология остается за кадром — мы пользуемся ее результатами, но не замечаем, что за ними стоит. Само по себе это не страшно до момента, когда незнание этой скрытой части реальности начинает мешать нам жить. К сожалению, это происходит на каждом шагу.

Например, когда умело стоящие весы в магазине или правильный безмен на базаре помогают продавцу обвешивать покупателя. Или когда мы видим в газете или Интернете «данные опроса», которые никакими данными не являются, а являются бредом, или простой ложью, или попыткой манипуляции. Или когда мы отвечаем на вопросы очередного «теста» и надеемся за десять минут узнать все на свете — и дату смерти, и какая женщина (какой мужчина) сделает вас счастливым, и какой дар у вас есть. Или когда правильные декларации и популистские эпатажи маскируют ложь и подлость политика — очередного народного кумира. Или — что, наверное, страшнее всего, ибо от этого труднее всего защититься — красивые слова прикрывают отсутствие любви там, где мы ее искали. И через какое-то время поняли, что нашли только красивые слова.

Нормальный инженер относится к метрологии как к чему-то важному, но проблемы создающему не каждый день. Берем штангенциркуль и меряем. Ну, можно еще сказать два слова о нониусе. Так и живет он себе, «счастливый от ерунды» (No МВ), до момента, когда-либо обнаруживает, что точности прибора не хватает, либо что токарь делает точно по чертежу, а ОТК не пропускает. Причем в одной смене брак стабильно 5 %, а в другой — стабильно 30 %, и в одной отклонение размера все время в одну сторону, а в другой — куда попало. Или летом брак один, а зимой другой, когда дождик — один, когда сухо — другой и так далее. Серьезная проблема с метрологией у технаря возникает, если он начинает заниматься совсем новым объектом, например «измерять» царапину на крышке консервной банки, которая нужна для того, чтобы банка открывалась. Глубина царапины должна выдерживаться с высокой точностью, и с тем более высокой точностью измеряться. И не только глубина, но и профиль и главное — что такое глубина, если не известен профиль, а? Вообще многие современные красивые штучки базируются на строгой технологии и, часто, на более совершенной метрологии.

Физик относится к метрологии с большим пиететом, нежели инженер — ему чаще, чем технарю, для решения своих задач приходится решать новые метрологические задачи. Обычно это происходит, когда приходится измерить некоторую величину на краю освоенного диапазона — либо если она очень мала, либо очень велика, либо ее надо измерить с очень высокой точностью, либо в каких-то необычных условиях. Ниже мы обсудим это подробнее.

И в физике, и в технике по мере развития области и постановки новых либо продвижения старых задач, вопросы измерений (точности, диапазона, необычных условий) возникают всегда. С другой стороны, увеличение точности измерений само по себе достаточно часто приводит к новым результатам. Хотя тут надо быть осторожным — увеличение количества данных иногда (особенно при не вполне корректной обработке или предварительном отборе) позволяет обнаружить «закономерности» и там, где их нет.

В технике увеличение точности измерений позволяет применять более «строгие» технологии, которые, в свою очередь, часто позволяют упростить и удешевить конструкцию. Естественно, возможность точных измерений — не единственное условие применения строгих технологий. Примеры применения таких технологий — гибкие заушники очков без винтов и других узлов вращения, вообще замена узлов вращения гибкими элементами, банки с крышкой с линией разрыва, приклеенные крышечки на «ванночках» с продуктами.

В социологии и психологии, как уже отмечалось, метрология занимает большее место, чем в физике и технике — просто потому, что большого объема теорий (как в физике) или большого объема конструирования (как в технике) в них нет. Ну и остается мерить все подряд, то есть что заказчику взбредет в голову. Или что считает важным сам социолог, если у него каким-то чудом остаются силы на науку и если удалось получить грант. Важность метрологии в этом случае примерно такова, как в физике — то есть она важна для понимания этого мира. Улетевший не туда космический корабль можно всуе не упоминать — власть, понятное дело, не только не допускает социологов к старовому ключу, но и вообще в их советах не нуждается. Был в истории России момент, когда граждане реально кого-то там выбирали, тогда рейтинги и были нужны. Потом социологические данные какое-то время были нужны жуликам и манипуляторам (http://www.hrights.ru/text/sob/index.htm, http://www.koob.ru/paramonov_kirichenko/metodi_falsifikacii).

Но те времена прошли, вертикаль построена и стоит на изумление соседям и оторопь россиянам.

Метрологические проблемы в психологии представляются еще более важными, ибо на основе психологических измерений (тестов) люди делают какие-то выводы о себе и о других и могут предпринимать какие-то реальные действия.