Здравствуйте, господин Ампер

Вместо вступления

Однажды один известный актер не без вызова публично заявил, что техника для него — «китайская грамота» и что если у него дома погаснет свет, то он даже не в состоянии поменять пробки. К этому заявлению многие отнеслись добродушно, так как, по-видимому, никто не решился заподозрить известную личность в невежестве или необразованности.

На этом эпизоде можно было бы не останавливаться, но давайте уделим ему немного внимания.

Несмотря на невиданное за последние десятилетия развитие науки и техники, проникновение научно-технической революции во все сферы нашей жизни, на отсутствие знаний подобного рода, к сожалению, не обращают внимания.

Если в обществе своих друзей вы покажете, что не знакомы с произведениями современного драматурга, писателя или композитора или, что еще хуже, с произведениями классиков литературы и искусства, вас сочтут невеждой. Образованный человек должен знать имена Чайковского, Шопена или Равеля, быть знакомым с произведениями Гюго, Достоевского, Шекспира и Гете.

Попробуйте, однако, в этом же обществе спросить: кто такие Менделеев, Ампер, Фарадей и Тесла или Курчатов и Ферми?! Попытайтесь задать невинный вопрос о том, сколько на сегодняшний день известно элементарных частиц, или хотя бы спросите о принципе цветного телевидения?! В лучшем случае вам ответят растерянным взглядом, и вы приобретете репутацию чудака.

А разве Менделеев и все те, кого мы упомянули выше, не являются тоже классиками? Разве они не классики науки и техники — неотделимых частей человеческой культуры? Результатами их трудов, которым они посвятили всю свою жизнь, мы пользуемся ежедневно и воспринимаем это, как нечто само собой разумеющееся. Разве не заслуживают эти гиганты человеческой мысли нашего внимания так же, как и их «коллеги» из мира искусства?

Где искать корни абсурдного отрицания одной части культурных ценностей и безграничного предпочтения другой?

Начинать надо, пожалуй, со школьной скамьи. Попробуйте сравнить, сколько разделов в школьных учебниках посвящено классикам литературы, подробному описанию их жизни и творчества и сколько страниц отдано классикам науки и техники. В учебниках физики о них говорят лишь в коротких заметках, хотя их жизнь и творчество являются сами по себе учебным пособием.

Разве не лучше бы было, если бы, например, вместо многократного бездушного повторения закона Ома или определения ома учащиеся вначале познакомились с ученым Георгом Симоном Омом, узнали о его упорном стремлении к познанию законов природы, его успехах и неудачах и, наконец, почему единица измерения сопротивления была названа в его честь омом? Не лучше ли было бы, если бы за сухими формулами и законами ученики увидели и человека, жизнь которого могла бы не раз служить им примером?

Эти рассуждения даже отдаленно не исчерпывают всей проблемы, решение которой все еще стоит перед нами. Они представляют собой лишь вступление к книге, которая является попыткой приблизить к учащимся, студентам и широкой общественности понятия, с которыми они ежедневно сталкиваются. На конкретных примерах физических и технических единиц, названных в честь великих ученых и изобретателей, мы хотим показать, что путь познания может стать увлекательным приключением и что за такими обычными понятиями, как вольт, ампер пли градус Цельсия, стоят люди и плоды их творческого труда.

* * *

Что же такое физические и технические величины? Это выбранные в качестве основных международные понятия, отражающие свойства материальных объектов и обладающие двойственным характером; качественным и количественным.

Качественно величину определяет ее связь с конкретным физическим свойством объекта, часто выраженным уже в самом названии величины (скорость, мощность, магнитная индукция и т. п.). Количественно величина и, следовательно, единица ее измерения определяются по отношению к некоторым величинам или единицам, уже определенным (единица мощности=джоуль/секунда=ватт и т. п.).

В результате последовательного образования новых понятий из определенных ранее и возникает система физических величин и единиц.

На XI Генеральной конференции мер и весов в 1960 г. в Париже за основу Международной системы единиц (СИ) было принято шесть единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела). На XIII Генеральной конференции в 1967 г. было выдвинуто предложение принять седьмую основную единицу СИ — моль, а на XIV Генеральной конференции в 1971 г. это предложение было утверждено. Новая система была принята в мае 1972 г. в Берлине на 30-м заседании Постоянной комиссии по нормам при СЭВ.

В Международной системе единиц СИ собраны единицы всех наиболее важных физических величин, используемых в практической деятельности. Единицы СИ делятся на три класса:

1. ОСНОВНЫЕ — единицы длины (метр), массы (килограмм), времени (секунда), электрического тока (ампер), термодинамической температуры (кельвин), силы света (кандела) и количества материи (моль).

2. ПРОИЗВОДНЫЕ — единицы, полученные из основных с помощью алгебраических преобразований с использованием математических знаков умножения и деления. Производные единицы можно разделить на три группы:

а) выраженные с помощью основных единиц, например единица ускорения (м∙с^-2), активности (с^-1), яркости (кд∙м^-2) и т. д.;

б) c особым названием, например единица силы — ньютон (кг∙м∙с^-2), электрической емкости — фарада (м^-2∙кг^-1∙с⁴∙А²), магнитной индукции — тесла (кг∙с^-2∙А^-1) и т. п.;

в) выраженные особыми названиями, например единица энтропии — джоуль на кельвин (м²∙кг∙с^-2∙К^-1), электрической индукции — кулон на метр квадратный (см^-2∙с∙А), молярной энергии — джоуль на моль (м²∙кг∙с^-2, моль^-1) и т. п.

3. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ — к ним относятся лишь две геометрические единицы: плоского угла — радиан (рад) и пространственного угла — стерадиан (ср).

Эти три класса единиц СИ представляют собой когерентную (согласованную) систему, которая обычно называется «когерентной системой единиц».

КРАТНЫЕ и ДОЛЬНЫЕ единицы СИ образуются из исходных единиц с помощью соответствующих приставок. Исходной единицей для каждой величины являются единицы СИ, исключение по историческим причинам представляет грамм.

Несколько примеров использования приставок: мегаватт (МВ), килоджоуль (кДж), милливольт (мВ), нанометр (нм), пикофарада (пФ), аттокулон (аК) и т. д.

Кроме единиц СИ, разрешено использование без временного ограничения и некоторых других единиц, не входящих в систему СИ, т. е. внесистемных единиц, но настолько распространенных и имеющих такое практическое значение, что их пришлось оставить наряду с Международной системой единиц.

ВНЕСИСТЕМНЫЕ (РАЗРЕШЕННЫЕ) единицы — час (ч), градус Цельсия (°C), литр (л), тонна (т) и др. К ним относятся и некоторые единицы, используемые в особых отраслях, например электрон-вольт (эВ), парсек (пс) и др.

Только те единицы, которые входят в систему СИ или разрешены к применению, являются ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫМИ единицами.

В книге четко указывается, какие — единицы разрешены к использованию в соответствии с нормативами, метрологическими предписаниями и государственными стандартами. Необходимо отметить, что среди единиц встречаются и некоторые устаревшие, применение которых государственными стандартами запрещается. При упоминании о них всегда приводится переводное соотношение к основным единицам. Эти единицы сыграли в истории науки и техники свою роль, они были названы именами великих ученых и техников, и поэтому включение их в данную книгу вполне обоснованно.

* * *

Если удалось вдохнуть жизнь в приводимые здесь физические и технические единицы, если их удалось персонифицировать в представлении читателя и вызвать в нем интерес, то тогда книга выполнила свою задачу. Итак, здравствуйте, господин Ампер.

Автор