Розділ 1. ПРИРОДОЗНАВСТВО, НАУКА, НАУКОВИЙ МЕТОД, ПІЗНАННЯ І ЙОГО СТРУКТУРА

Значення подібних "природних" систем одиниць (до них належить також система атомних одиниць Хартрі та деякі інші) полягає в істотному спрощенні вигляду окремих рівнянь фізики. Однак запис одиниць таких систем робить їх незручними для застосування на практиці. Крім того, точність вимірювання основних одиниць подібних систем, необхідна для встановлення всіх інших похідних одиниць, є аж ніяк не достатньою. Через зазначені причини запропоновані дотепер "природні" системи одиниць не можуть у даний час вирішити проблему уніфікації одиниць вимірювання.

Питання про забезпечення однаковості при вимірюванні величин, що відображають ті чи інші явища матеріального світу, завжди було дуже важливим. Відсутність такої однаковості в минулому створювала істотні труднощі в розвитку наукового пізнання. Наприклад, до 1880 року включно не існувало погодженості щодо вимірювання електричних величин: використовувалося 15 різних одиниць електричного опору, 8 одиниць електрорушійної сили, 5 одиниць електричного струму й т.д. Такий стан справ значною мірою утруднював зіставлення результатів вимірювань і розрахунків, виконаних різними дослідниками. Гостро постала необхідність уведення єдиної системи електричних одиниць. Таку систему було прийнято на Першому міжнародному конгресі з електрики, що відбувся в 1881 році.

Найбільшого поширення в наш час у природознавстві набула Міжнародна система одиниць (СІ), прийнята в 1960 р. на 11 Генеральній конференції з питань мір і ваги. В основі Міжнародної системи одиниць — сім основних (метр, кілограм, секунда, ампер, кельвін, кандела, моль) і дві додаткові (радіан, стерадіан) одиниці. За допомогою спеціальної таблиці множників і префіксів можна утворювати кратні й часткові одиниці (наприклад, за допомогою множника 10~3 і додавання префікса "мілі" до найменування кожної з названих вище одиниць вимірювання можна утворювати часткову одиницю величиною в одну тисячну від вихідної).

Міжнародна система одиниць фізичних величин є найбільш досконалою та універсальною серед усіх, які існували до цього часу. Вона охоплює фізичні величини механіки, термодинаміки, електродинаміки й оптики, що пов'язані між собою фізичними законами.

Нагальною потребою в умовах сучасної науково-технічної революції є створення єдиної Міжнародної системи одиниць вимірювання. Тому такі міжнародні організації, як ЮНЕСКО й Міжнародна організація законодавчої метрології зобов'язали держави, які є членами цих організацій, прийняти вищезгадану Міжнародну систему одиниць і градуювати всі вимірювальні прилади відповідно до цих одиниць.

Існує кілька видів вимірювань. Беручи до уваги характер залежності вимірюваної величини від часу, вимірювання поділяють на статичні й динамічні. Під час статичних вимірювань величина, яку ми вимірюємо, залишається постійною в часі (вимірювання розмірів тіл, постійного тиску й т.п.). До динамічних належать такі вимірювання, у процесі яких вимірювана величина змінюється в часі (вимірювання вібрацій, змінних тисків і т.п.).

За способом одержання результатів розрізняють вимірювання прямі й непрямі. Коли проводять прямі вимірювання, невідоме значення вимірюваної величини одержують шляхом безпосереднього порівняння її з еталоном або визначають за допомогою вимірювального прилада. Коли вдаються до непрямого вимірювання, шукану величину визначають за допомогою відомої математичної залежності між цією величиною та іншими величинами, одержаними шляхом прямих вимірювань (наприклад, визначення питомого електричного опору провідника за його опором, довжиною і площею поперечного перерізу). Непрямі вимірювання широко використовуються в тих випадках, коли шукану величину неможливо або занадто складно виміряти безпосередньо, або коли пряме вимірювання дає менш точний результат.

Технічні можливості вимірювальних приладів значною мірою відображають рівень розвитку науки. Із точки зору сучасної науки, прилади, що використовувалися вченими-натуралістами в 19 столітті й на початку нашого століття, були дуже недосконалими. Проте за допомогою цих приладів було відкрито й вивчено важливі закономірності природи, здійснено блискучі експерименти, що залишили помітний слід в історії науки. Оцінюючи, наприклад, значення відомих вимірювань швидкості світла, проведених американським фізиком А. Майкельсоном, для наступного розвитку науки, академік С. І. Вавілов писав: "На основі його експериментальних відкриттів і вимірювань виросла теорія відносності, розвинулися й рафінувалися хвильова оптика та спектроскопія, зміцніла теоретична астрофізика".

З прогресом науки розвивається й вимірювальна техніка. Разом з удосконаленням існуючих вимірювальних приладів, що працюють на основі традиційних, усталених принципів (заміна матеріалів, з яких виготовлено деталі прилада, внесення в його конструкцію окремих змін і т.д.), відбувається перехід до принципово нових конструкцій вимірювальних пристроїв, що зумовлено новими теоретичними знахідками. В останньому випадку створюються прилади, у яких втілюються нові наукові досягнення. Так, наприклад, розвиток квантової фізики істотно розширив можливості вимірювань з високим ступенем точності. Використання ефекту Месс-бауера дозволило створити прилад, який має точність, що наближається до 10"13 % вимірюваної величини.

Добре розвинуте вимірювальне приладобудування, різноманітність методів і високі характеристики засобів вимірювання сприяють прогресу в наукових дослідженнях. У свою чергу, вирішення наукових проблем, як уже зазначалося вище, часто відкриває нові шляхи для удосконалення самих вимірювань.