Отморозки: Новый эталон.

Над Россией сгущаются тучи. Слишком большая территория, слишком много ресурсов, слишком слаба власть, чтобы удержать разрываемую в клочья державу. Можно ли всё изменить и не залить страну кровью, можно ли примирить кровных врагов: большевиков и царскую семью? Можно ли вообще что-то сделать? Два человека, попавших из нашего времени во времена революционных преобразований, сделают это и ещё много невозможных вещей, потому, что они не отступают и не сдаются. Потому что они русские, к тому же полные отморозки.

Произведение было опубликовано в 2017 году издательством АСТ. Книга входит в серию "Боевая фантастика (АСТ)". На нашем сайте можно скачать книгу "Отморозки: Новый эталон" в формате fb2, rtf, epub, pdf, txt или читать онлайн. Рейтинг книги составляет 2.2 из 5. Здесь так же можно перед прочтением обратиться к отзывам читателей, уже знакомых с книгой, и узнать их мнение. В интернет-магазине нашего партнера вы можете купить и прочитать книгу в бумажном варианте.

В конце июня специалисты Национального института стандартов и технологий (NIST, США) , посвященную уточнению постоянной Планка. Несмотря на то, что повышение точности измерения этой величины не кажется чем-то экстраординарным, на самом деле это один из последних шагов на пути к запланированному переопределению физических величин. Возможно, благодаря этому и другим измерениям уже в следующем году все семь основных величин системы СИ будут официально переопределены исключительно через фундаментальные физические константы и свойства, а эталон килограмма после более чем вековой службы науке превратится в музейный экспонат.

Необходимость во всеобщей системе мер существовала с древних времен, но особенно возросла с началом научно-технического прогресса, ведь ученым надо было иметь общий язык измерений, чтобы обмениваться результатами своих исследований. Поэтому в 1795 году во Франции была официально принята метрическая система, а определения основных величин оказались закреплены в государственных документах. Для того чтобы придать ей универсальность, все ее величины были привязаны к природным объектам.

К примеру, метр в ней описывался как одна сорокамиллионная доля меридиана. Соответственно, предполагалось, что величина, привязанная к размеру Земли, будет измеряема в любой точке планеты. То же самое касалось и массы: грамм изначально определялся как масса кубического сантиметра воды при температуре плавления льда.

Французская гравюра 1800 года, иллюстрирующая единицы измерения метрической системы

gallica.bnf.fr / L. F. Labrousse (engraver). J. P. Delion, Paris (publisher).

Но так как Земля не идеально сферическая, а вода может содержать примеси, результаты измерений этих величин немного разнились у разных исследователей в разных точках планеты. Поэтому во второй половине XIX века было решено переопределить длину и массу через эталоны, оригиналы которых хранились в штаб-квартире Бюро мер и весов в пригороде Парижа, а их точные копии были предоставлены в аналогичные метрологические организации стран, подписавших в 1875 году метрическую конвенцию.

Эталоны килограмма состояли из сплава платины и иридия в соотношении 9 к 1. Ученые решили сделать их в форме цилиндра с равными высотой и диаметром - немногим более 39 миллиметров. Равные размеры были выбраны для того, чтобы уменьшить площадь поверхности, а следовательно, и износ эталона.

Почему понадобилась система СИ

Метрическая система базировалась на массе и длине (а также производных из нее площади и объеме) как основных единицах. Но поскольку в конце XIX и начале XX веков бурно развивались новые научные области, принятых величин стало не хватать и ученые начали использовать модифицированные варианты метрической системы. К примеру, широкое распространение получили системы СГС и МКСА.

В середине ХХ века началась разработка новой универсальной системы мер, которая отвечала бы современным требованиям и реалиям науки. Так в 1960 году была принята Международная система единиц СИ (SI, Le Système International d’Unités ). Изначально в нее включалось шесть величин, считающихся основными: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура и сила света. Количество вещества, измеряемое в молях, было добавлено в СИ в 1971 году. Все остальные физические величины являются производными, то есть могут быть математически выведены через основные.

С момента принятия системы СИ некоторые определения величин менялись, к примеру, метр был привязан к скорости света в вакууме, а секунда - к количеству сверхтонких переходов в атоме цезия-133. Таким образом, шесть из семи величин были избавлены от физических эталонов и выводятся через неизменные физические свойства и явления, такие как скорость света или периодические изменения в энергетической структуре атомов.

Тем не менее, действующее определение килограмма по-прежнему гласит: Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма . Периодически копии эталона сверяют с оригиналом, и измерения показывают, что массы эталонов меняются. Это происходит из-за их взаимодействия с подставкой, на которой они установлены, пылью, которая оседает на них при поверке, и других явлений. Причем достоверно можно говорить только о том, что массы эталонов постепенно «разбегаются», но не о том, какой именно из них «похудел» или, наоборот, увеличил массу.

Переопределение величин

Чтобы окончательно перейти от эталонов к физическим явлениям, а также усовершенствовать определения некоторых величин, в 2011 году на Генеральной конференции по мерам и весам было принято решение переопределить четыре основные величины: килограмм (масса), ампер (сила тока), кельвин (термодинамическая температура) и моль (количество вещества). Также планируется поменять формулировку определений трех остальных величин, оставив неизменной их суть.

Новые определения будут выражены через фундаментальные физические константы: килограмм через постоянную Планка, ампер через величину элементарного заряда, кельвин через постоянную Больцмана, а моль через число Авогадро. Для этого придется зафиксировать эти постоянные и приписать им значения, соответствующие наиболее точным измерениям.

Схема изменений в системе СИ, в частности зависимости между величинами и константами. Сверху изображена текущая система, снизу планируемая.

Emilio Pisanty / Wikimedia Commons

Для того чтобы в 2018 году переопределение килограмма было официально принято, необходимо соблюсти несколько условий. Во-первых, измерения должны быть выполнены как минимум тремя независимыми исследовательскими группами, причем одна из них должна использовать измерения, основанные на отличных от двух других групп физических принципах. Во-вторых, требования к их точности предъявляются очень высокие: неопределенность измерения постоянной Планка не должна превышать 50×10 -9 , а хотя бы для одной исследовательской группы - 20×10 -9 .

Как измерить постоянную Планка

Ученые из Национального института стандартов и технологий США решили использовать для уточнения постоянной Планка весы Киббла. Их конструкция была разработана Брайаном Кибблом, специалистом Национальной физической лаборатории Великобритании, еще в 1975 году. В таких весах поддон, на который устанавливается эталон, прикреплен к катушке, расположенной между двумя сильными постоянными магнитами. Подавая ток на катушку, ученые создают магнитное поле, которое при определенной силе тока уравновешивает силу тяжести, действующую на груз. Поскольку масса эталона и величина подаваемого на катушку тока известны, с помощью уравнения ватт-баланса можно вычислить постоянную Планка с высокой точностью.

В последнее время физики накопили статистические данные по таким измерениям, а также немного переработали физическую модель, в частности, пересмотрели влияние магнитного поля катушки на установку. Тридцатого июня специалисты NIST опубликовали статью, в которой заявили, что им удалось измерить постоянную Планка с точностью до 13 миллиардных долей (13×10 -9), что удовлетворяет требованием резолюции о переопределении величин.

Второй подход разработали в Национальном метрологическом институте Германии. Там создали практически идеально гладкие сферы из кремния диаметром около 93,5 миллиметра с шероховатостью, не превышающей трех десятых нанометра, и отклонениями от сферической формы до нескольких десятков нанометров. Это настолько мало, что если такую сферу масштабировать до размеров Земли, отклонения от идеально ровной формы не будут превышать нескольких метров. Сферы сделаны из монокристалла кремния, причем одного изотопа - 28 SI. Кремний был выбран из-за того, что благодаря развитой полупроводниковой промышленности существуют методы получения кремниевых объектов практически идеального строения. Примесей в такой сфере настолько мало, что его масса отличается от идеальной меньше, чем на одну десятимиллионную долю грамма.

Сфера из кремния, использованная в эксперименте

CSIRO Industrial Physics

Поскольку сферу можно считать практически идеальной с точки зрения кристаллического строения и состава, а ее масса равна массе эталона килограмма, то, точно измерив ее размер, период кристаллической решетки и плотность упаковки атомов, ученые могут узнать количество атомов в ней. Исходя из этого можно получить число Авогадро, а затем постоянную Планка. На данный момент ученые смогли измерить число Авогадро с неопределенностью в 20 миллиардных долей.

Помимо этих двух групп, существуют и другие. Например, физики из Национального исследовательского института Канады также используют весы Киббла и, по их данным, достигли даже большей точности - 9,1 миллиардных доли.

Таким образом, заявляемые различными группами результаты удовлетворяют требованиям резолюции 2011 года и дают основания полагать, что переход от эталона к новому определению все-таки состоится в конце 2018 года.

Остальные величины

Как уже было сказано, помимо килограмма планируется изменить определения еще трех величин.

Один кельвин будет считаться таким изменением температуры, которое приводит к изменению энергии, приходящейся на одну степень свободы kT . Таким образом, кельвин будет выводиться через равенство E =kT, где E - это энергия, T - температура в кельвинах, а k - постоянная Больцмана. Из этого следует, что постоянную Больцмана необходимо зафиксировать в соответствии с требованиями резолюции - так же, как и постоянную Планка. Это уже было проделано несколькими научными группами из США, Китая и Германии.

Моль в нынешней системе СИ считается таким количеством атомов, которое содержится в 0,012 килограмма изотопа углерода-12. Как известно, количество вещества можно выразить как отношение количества атомов к числу Авогадро. Согласно новым нормам, число Авогадро будет зафиксировано в соответствии с наиболее точными измерениями.

Что касается ампера, то сегодняшнее его определение можно считать одним из самых объемных среди семи основных величин:

Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2×10 −7 ньютона.

Если переопределение произойдет, ампер будет определен через единицу элементарного электрического заряда, которая также будет зафиксирована в виде конкретного значения.

Таким образом, если данные, опубликованные различными научными группами, будут признаны участниками Генеральной конференции по мерам и весам, которая должна состояться в середине ноября 2018 года, то новые определения, вероятно, вступят в силу уже в 2019 году.

Зачем это все

Одной из очевидных причин для принятия новой системы СИ являются повышенные требования надежности и безопасности - ведь если килограмм определяется через эталоны, то точность всех измерений зависит от их сохранности - ведь эталоны могут быть просто украдены или повреждены. Фиксация же фундаментальных констант означает, что все ученые будут использовать абсолютно идентичные значения. Если в прикладных применениях это не столь важно, то в теоретических областях единство измерений имеет большое значение.

Большинство людей не заметит никаких изменений, да и старые величины и измерения не утратят своей силы. Самым заметным следствием этой реформы станет то, что эталон килограмма, который, вероятно, останется в Бюро мер и весов, по сути превратится в музейный экспонат.

Григорий Копиев

Мне знакомые ВК начали кидать научно-популярные видео на ютубе (https://youtu.be/Oo0jm1PPRuo) про переопределение метра. В ответ я обрушил на них подборку Ваших постов об кривости системы СИ в целом и необходимости внедрения новых единиц измерения, где они дают или круглую скорость света, или лишаются размерности. Потому что нынешний поток новостей о переопределении метра забивает информационное поле и мешает сделать последнее мысленное усилие - почему метр надо определять как дистанцию, что свет проходит за 1/299 792 458 с... Как говорится, может, в консерватории что-то не так? Это даже для обывателя выглядит криво.

Потому что из известной наблюдательной базы нам на данный момент известно, что нет нарушения первого постулата эйнштейна, о том что взаимодействие тел (распостранение поля) распостраняется со скоростью не превышающей скорость света в вакууме, и поэтому совершенно резонно ее установили в какую-то константу... Далее это константа имеет размерность, ввиду груза "здравого смысла" - эволюционного груза развития техник и набора ошибок и заблуждений, который мы набрали к 18 годам. Ее размерность м/с, поэтому метр и секунда связаны через пропорциональную связь. Далее в процессе развития техники найдены высокие высокостабильные источники частоты (что важно земного происхождения), соответственно можно определить секунду как длительность за которое происходит какое-то количество колебаний эталонной среды (света). Методы оптики и радиофизики позволяют создать относительно недорогие устройства -делители частоты, которые переводят гигагерцы эталона в радиочастоты (с некоторой потерей точности, но небольшой), что позволяет в практических целях использовать эти девайсы для физического определения метра... Поэтому метр и стал с 1983 года единицей определяемый через определение секунды - сдав эталонный слиток в музей. Это экскурс в историю
Но при развитии ядерной физики, когда появился огромный массив информации о неизменности скорости физики, возникла идея (не знаю кто автор) приравнять скорость света к 1... Никто ведь не мешает нам измерять время в метрах (ну или расстояние в секундах), зная что скорость света - фундаментальная (то есть не зависящая ни от времени и от положения в пространстве)...Этот трюк позволяет в расчет оказаться от постоянного ненужного перетаскивания величин c^2 в формулах...в такой системе отсчета скорости становятся безразмерными (долями от скорости света), расстояние и время имеют одинаковую размерность, импульс,энергия и масса- тоже... есть неудобство что для практики нужны величины порядка 1 (от 0.001 до 1000), а получающиеся величины имеют порядки аля 8 или 16, что в принципе вполне лечицо введением десятичных приставок и переопределения единиц, но это нововведение из серии языковой реформы английского языка... Хотя никто в принципе не запрещает переопределить все бытовые величины. Например перед введением метрической системы как международной системы, метрическая система уже имело немалое распостранение в европе. Но опять же тянулся груз исторических традиций в виде футов. И вот был скрещен уж с ежом - в некоторых немецких государствах фут был равен 300 мм, а в других 250 мм... Потом случилось объединение Германии - и через несколько десятков лет о футах никто уже и не вспоминает...
Но и это еще не все... нападки на постояноство скорости света постоянно идут постоянные нападки... Но ведь есть же еще одна фундаментальная постоянная - постоянная планка h - относительно которой тишь да гладь... дык вот. ее, а точнее лучше \hbar=h/2\pi (в этом символе кстати уже видно очередное упрощение) можно приравнять к единице. И тогда остается один масштаб - метр. энергия, импульс и масса меряются в обратных метрах...И это тоже сдедали и уже давно... в работах по физике много всяческих формул типа m+\omega - в которой все знают что бы перейти в СИ нужно написать mc^2 +\hbar \omega. Да и на самом деле все формулы обезразмериваются - то есть все функциональные зависимости от безразмерных (и потому не зависящих от единиц измерения) комбинаий (аля x/a - x - текущий изменяемы размер, а - характерный размер системы), а перед этим ставится размерный множитель (произведения комбинаций размерных параметров и констант, характеризующих данную проблему)...Делается это тоже дабы исключить ошибки...Это текущее состояние дел...Пока все сводится к определению одного фундаментального масштаба, набора устройств которые могут воспроизводтиь все фундаментальные величины и набора натуральных (рациональных) чисел - для приведения к историческим величинам
Но и это еще не конец истории... Правда пока ее конец не в столь радужных тонах...Ведь еще есть гравитационная постоянная... Она дает тот самый фундаментальный масштаб...Только вот один пару очень скользких моментов...Этот масштаб получается на уровне 10^-43 метров...А это примерно на 20 порядков больше чем все известные нам инструменты по изучении свойств материи позволяют нам заглянуть вовнутрь.- что ставит вопрос а не случится ли так что законы ньютона имеют значение только на больших расстояниях, а на малых масштабах все не так... И второй нюанс тоже связанный со слабостью гравитации - низкая точность определения этой константы... посему в современном понимании это масштаб спекулятивен

Андрей Земляной

Отморозки: Новый эталон

Выпуск произведения без разрешения издательства считается противоправным и преследуется по закону

Его Императорское Величество Николай II Александрович вместе с Его Императорским Высочеством Цесаревичем Алексеем Николаевичем посетили Отдельную Георгиевскую Патроната Императорской Фамилии штурмовую дивизию.

Во время встречи Его Императорское Высочество высказал пожелание принять участие в занятиях дивизии. Генерал-лейтенант Анненков приказал взять Его Императорское Высочество Цесаревича на занятия для нижних чинов и обер-офицеров. Начальник штаба Отдельной Георгиевской Патроната Императорской Фамилии штурмовой дивизии генерал-майор Львов лично провел Его Императорское Высочество Цесаревича по «полосе препятствий» и лично обеспечил участие Цесаревича в занятиях дивизии. Его Императорское Высочество Цесаревич отметил, что подготовка бойцов дивизии превосходит все виденное им ранее, и выразил пожелание в дальнейшем пройти службу именно в этой дивизии.

– Пошел! – громкий хлопок в ладоши, и два десятка бойцов сорвались с места.

В отличие от обычной полосы препятствий, Анненков требовал, чтобы его штурмовики тренировались в полной боевой выкладке и в условиях, максимально приближенных к боевым. Бойцы бежали по полосе, напоминавшей развалины городской улицы, то скрываясь в каких-то руинах, то вновь появляясь на виду.

Цесаревич прижался к шинельному сукну отцовского рукава и завороженно смотрел, как бойцы на бегу валят выстрелами мишени, как проскакивают через очаги горящего напалма и как шипят огнеметы, добавляя огня и дыма…

– Государь, цесаревич, пожалуйста, пригнитесь, – негромко сказал Анненков. – И вы, ваше высочество, – повернулся он к цесаревне Ольге.

Отец и сын, уж не в первый раз наблюдавшие занятия дивизии, не возражая, пригнулись, но Ольга Николаевна, просто не поняла просьбы генерала. Она не пригнулась, а напротив – чуть не по пояс высунулась из небольшого окопа, чтобы получше рассмотреть бегущего вместе со своими солдатами генерала-майора Львова, к которому цесаревна испытывала эдакое… эдакое… Собственно, она и сама не знала, как назвать те чувства, которые будил в ней этот воин с изуродованным лицом, о котором шепотом рассказывали какие-то удивительно страшные и даже жуткие истории. Пожалуй, лучше всего подошло бы определение «сердечное томление»…

…После знакомства с тогда еще полковником Львовым цесаревна дала отставку своему прежнему поклоннику Дмитрию Шах-Багову, с которым познакомилась в Царскосельском госпитале. Молодой эриванский гренадер покорил ее своей ладностью, подтянутостью, которая оставалась у него даже в больничной палате, вытеснил из сердца цесаревны воспоминания о лейтенанте с яхты «Штандарт». Но Глеб Львов – могучий, крепкий, точно скала, неимоверно сильный, полностью занял ее мечты. К тому же Ольга прекрасно понимала: если что, то породниться с отпрыском князей Львовых еще могут разрешить, а вот с никому неизвестным Шах-Баговым… Ой, вряд ли!

И вот именно теперь, когда она любуется предметом своего сердечного томления, когда она вглядывается, напрягая глаза, в эти искусственные развалины, в которых генерал-майор Львов обучает героев-штурмовиков, на собственном примере показывая, как нужно и должно сражаться, – в этот самый момент ей велят пригнуться?! Да ни за что!..

Анненков слишком хорошо знал, что сейчас произойдет. Львов-Маркин очень часто переходил все мыслимые и немыслимые границы, стараясь довести свою тяжелую штурмовую пехоту до совершенства. Там, в руинах – четыре полупудовые мины, три пудовые и одна – двухпудовая, рассчитанная на разрушение долговременных оборонительных сооружений. И они начнут рваться самое большее – через тридцать секунд…

Цесаревна в своем голубом доломане Елизаветградского гусарского полка, чьим шефом она являлась, высунулась прямо под возможные осколки от взрыва… Вот дура!..

В тот момент, когда земля содрогнулась от взрыва тридцати двух килограммов амматола, Борис резко обнял Ольгу и пригнул ее силой к земле, прикрывая своей спиной. И сразу же зашипел от боли: увесистый обломок кирпича от всей души врезал ему под лопатку, да так, что перехватило дыхание.

Ольга разгневалась от неожиданного объятия, но тут же воздух над ее головой наполнился обломками кирпича и комьями земли, разбросанными мощным взрывом. Она услышала глухой звук удара, увидела, как страшно перекосилось от боли лицо Анненкова, и не рванулась прочь из его рук, а попыталась осторожно высвободиться, прошептав:

– Пустите, меня, я – квалифицированная сестра милосердия. Я помогу вам…

– Уже помогли, – на грани слышимости выдохнул чернокудрый «андреевский есаул». – Боюсь, ваше императорское высочество, что если вы продолжите свою помощь, я могу ее и не пережить…

Ольга снова собиралась рассердиться, но в этот момент генерал-лейтенант в парадной черной форме Георгиевской штурмовой дивизии подмигнул ей, да так весело и лукаво, что она невольно улыбнулась ему в ответ. Правда, когда она увидела тот обломок, что ударил в широкую спину Анненкова, то снова встревожилась:

– Вам нужно немедленно показаться врачу! – заявила она безапелляционно и пояснила отцу и брату, что произошло. – Может быть внутреннее кровоизлияние или контузия…

– Увы, ваше императорское высочество, я и в самом деле контужен, – Борис уже справился с болью и теперь говорил легко и уверенно. – Контужен… в самое сердце… Кто бы мог подумать, что озорник Купидон может не только стрелять из лука, но и швыряться камнями?!

Комплимент цесаревне понравился: в меру откровенен, в меру ироничен, причем ирония над собой, а не над ней. А она слышала, что Анненков грубоват, даже более грубоват, чем ее Львов… Ее?.. Нет, нет! Она не какая-нибудь светская вертихвостка и не меняет поклонников, словно бальные митенки… Генерал-майор Львов – вот кто у нее на сердце сегодня! Но, конечно, генерал Анненков… Ольга бросила на стоявшего рядом с ней красавца быстрый взгляд: ах, есть в нем что-то, есть… А вот интересно: о чем он сейчас думает?..

В этот самый момент Борис Владимирович размышлял о том, какие аргументы можно еще привести своему отмороженному товарищу, чтобы он перестал наконец использовать при обучении взрывные устройства большой мощности. В прошлый раз, при взрыве двух пудов взрывчатки три человека оказались в госпитале с переломами ног, а еще одного контузило так, что он и по сию пору слегка заикается. И как объяснить Львову, что условия, приближенные к боевым, это – замечательно, но приближенные к боевым потери – это вот никуда не годится! А сам Львов, бежавший вместе со своими штурмовиками и изрядно потевший под тяжеленной кирасой, думал о том, что после этого взрыва опять придется вызывать в часть дантиста и зубного техника, потому что от сотрясения почвы крошатся зубы…

После учений в дивизии дали обед в честь императора и членов его семьи. Николай с удовольствием отведал из солдатского котла окуневой ухи, приятно удивился рыбным котлетам, которые подавались на второе, и воздал должное сладким пирожкам с ягодами и крепкому ерофеевскому чаю. К удовольствию императора, все в дивизии – от нижних чинов до самого командира – ели одно и то же и из одинаковой посуды – простых жестяных мисок. Разве что офицеры ели не деревянными ложками, а нейзильберовыми трофейными, на которых кайзеровские орлы были забиты словом «Россия».

Во время обеда Ольга искоса поглядывала то на Анненкова, то на Львова. Перед тем как сесть за стол, командир Георгиевской штурмовой вызвал своего начальника штаба в кабинет, и там они что-то обсуждали, а потом долго кричали. То ли друг на друга, то ли вместе по какому-то поводу. Кажется, они обсуждали животных, чему цесаревна очень удивилась, и она даже усомнилась в том, ясно ли расслышала слово «муфлон». Да нет, вроде бы так Борис Владимирович и сказал: «Муфлон!», а потом еще что-то добавил, только она нечетко расслышала. Не то «кабан», не то «орлан»…