ЛЕКЦИЯ 2

Часть 1. Теоретические основы

1. Метрология-наука о измерениях

1.1.Общие сведения о метрологии и измерениях

"Измеряй все доступное измерению

и делай доступным все недоступное ему"

Галилео Галилей

«Метрология» - «метрон»-мера, «логос» -учение.

Дословно: «Наука о мерах». Долгое время метрология так и определялась как учение о мерах и соотношениях между ними, затем как учение о единицах и эталонах, потом учение о измерениях приводимых к эталонам, но с развитием физических и точных наук роль метрологии возросла и сегодня согласно ГОСТу 2681-94 Украины – это «Наука о измерениях», детально: Метрология – наука о измерениях, методах и способах обеспечения единства измерений и способах достижения необходимой точности.

Согласно ГОСТу 2681-94:

Измерение - отображение измеряемых величин их значениями путем эксперимента и вычислений с помощью специальных технических средств.

Существует два вида измерений – качественное и количественное

С помощью качественного измерения определяют природу того, что должно быть измерено (электрическая энергия, напряжение, время, давление), а потом уже определяют с помощью количественного измерения величину, амплитуду или интенсивность определенной характеристики. В повседневной жизни мы постоянно имеем дело с измерениями.

Мы постоянно количественно оцениваем, что нами израсходовано, потреблено или доставлено (киловатты электрической энергии, количество литров бензина нашего авто, количество времени на разговоры по мобильному телефону). Мы постоянно измеряем длину, объем, вес. Проверяем, имеет ли та или иная величина желаемое значение и не превосходит ли она допустимых пределов (кровяное давление, давление в шинах авто, температура тела, масса тела), осуществляем контроль и регистрацию определенных количеств (в транспорте или торговле).

Немного пофилософствуем: Зачем производится так много измерений? Очевидно, чтобы получить информацию об окружающем нас мире, о взаимосвязях между характеристиками, состояниями и явлениями этого мира. Собранная информация дает нам возможность свести сложные характеристики, состояния, явления и соотношения к более простым законам и взаимозависимостям. Мы имеем возможность сформировать в нашем сознании более ясную и объективную картину мира, основанную на информации, полученной в результате измерений. Мы можем строить модель мира и формулировать законы и теоремы. А затем с помощью опять же измерений сравнивать теорию (сформулированные законы и теоремы) с действительностью. Такая процедура измерений (это есть научные исследования) используется в «чистых», естественных науках которые описывают окружающий нас мир и ответственны за наше восприятие мира. Главные сферы естественных наук: материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная группируют их следующим образом 1) физика, химия (наши науки : ) 2) биология, ботаника, зоология; 3) анатомия, физиология, учение о происхождении и развитии; 4) геология, минералогия, метеорология, география и т.д. 5) астрономия, астрофизика, астрохимия. Математика не является естественной наукой - она решающий инструмент их мышления. В основе математики лежат аксиомы, придуманные человеком. «Физик не может обойтись без математики; она дает ему единственный язык, на котором он в состоянии изъясняться» (А.Пуанкаре.Цит.соч). Кроме того естественные науки делятся на описательные (ботаника, анатомия, физиология, геология, этнология) - исследуют только фактические (качественные) данные и их связи, которые они обобщают в законы и теоремы и точные естественные науки (физика, химия) которые облекают факты и связи в математическую (количественную)форму

Цель же так называемых «прикладных» наук (медицина, сельское хозяйство, и вообще техника - электротехника, техническая механика прикладная механика), – изменять и осваивать окружающий мир, пользуясь уже подтвержденными моделями, законами и теоремами «чистой» науки. Здесь цель проводимых измерений состоит в том, чтобы прямо или косвенно регулировать определенные процессы в окружающем нас мире, контролировать их или вносить в них изменения на основе результатов измерений, законов и теорем.

Даже сравнительно простое измерение, такое как проверка температуры тела можно описать в приведенных терминах. Естественная наука физика гласит – каждое физическое тело имеет свою температуру, измеряемую в градусах (качественное измерение – определили физическое понятие «температура» и обозначили количественную единицу измерения - градус),прикладная наука метрология узаконила градус и ввела общую меру градуса в виде эталона 1 градуса, далее: естественная наука физиология исследовала – нормальная температура для существования человеческого организма 36.6 0,2 градуса. Прикладная наука медицина выдвинула гипотезу: мы опасаемся, что температура слишком велика (мала), выполнив количественные измерения мы узнаем, лежит ли на самом деле температура в тех пределах, которые допустимы для здоровья и нормального самочувствия. Если это не так, мы применяем меры для изменения этого состояния (например пьем жаропонижающее) пока температура не станет нормальной для здорового существования (аналогичный пример с любым другим измерением –давление, вес и т.д. и не только как параметров человеческого организма)

То есть, измерения образуют существенное звено между реальным положением вещей (реальным миром) и нашим представлением о нем. Без измерений мы обладали бы лишь философским видением- каждый имел бы свое собственное представление об одном и том же объекте и не знал какое из них справедливо и никогда бы мы не достигли общепринятого понимания о нем. Мы бы навсегда застряли во временах алхимиков и колдунов!

Таким образом, Измерения- важнейший путь познания природы человеком. Они дают количественную и качественную характеристику окружающего мира и научно-технический прогресс возможен только благодаря точным и четким измерениям.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в развитии другие отрасли наук, т.к. открытия там зависят от точной информации и точных измерений.