Глава 1. Основные термины и определения. Объекты измерений и их меры

 

Измерения в теории познания

 

Объекты и явления окружающего мира являются для людей предметами познания. Познавательная деятельность ведется многими науками и имеет свои законы, указывающие на важность получения количественной информации об изучаемых объектах. Такая информация обеспечивает конкретность абстрактного мышления и выход его результатов в практику. Ее получают посредством измерений, поэтому измерения входят в процесс познания, а процедура получения измерительной информации является познавательной процедурой. Высокая познавательная ценность измерений заключается в установлении однозначного соответствия между измеряемыми физическими величинами и их числовыми выражениями. Определяя погрешность измерений, можно оценивать качество получаемых результатов.

 

На получении точной измерительной информации, питающей абстрактное мышление, основаны успехи всех естественных наук. Д.И. Менделеев отмечал, что «в природе мера и вес суть главные орудия познания». Теорию познания

 

называют гносеологией (от древнегреческого γυοζιζ - знание и λογοζ - учение). Измерения являются инструментом познания, поэтому наука об измерениях – метрология относится к гносеологии,а исходные понятия метрологии являютсяэлементами теории познания. Можно отметить в заключение, что гносеологический аспект измерений состоит в получении значений измеряемых величин с известными погрешностями, которые не должны превышать установленного предела.

 

Значение метрологической терминологии

 

Метрология, как наука, оперирует фактами. К ним относятся физические величины, их единицы, средства измерений, методы и методики измерений, измерения, результаты измерений, погрешности измерений и средств измерений и другие. Отражение в сознании воспринятых фактов называют представлением. Более высокой степенью отражения является понятие, - это отражение в сознании общих, существенных сторон предмета. Обобщающая деятельность разума происходит на базе практики, поэтому она является основой для возникновения понятия. Понятия передаются путем слов или сочетаний слов, называемых терминами.

Для развития и изучения науки и техники большое значение имеет единообразие применяемой терминологии. Особенно важно это в метрологии, которая является одним из связующих звеньев многих направлений человеческой деятельности. Поэтому ее язык должен быть единым для разных отраслей знаний. Развитие науки и техники корректирует и дополняет этот язык.

Однако некоторые отрасли измерений возникли раньше метрологии, обобщающей науки об измерениях. В них сформировалась своя терминология, отраслевая. Поэтому в практике и технической литературе возникли отдельные специфические термины, которые надо знать, чтобы уметь правильно определить то или иное понятие. Например, при измерении длин и углов пользуются измерительными приборами (включая микрометры и штангенциркули), которые называют мерительным инструментом.

Для однозначного понимания терминов издаются терминологические словари, стандарты. К унификации терминов и определений побуждает также развитие международных научно-технических связей и торговли. Большой вклад в упорядочение отечественной метрологической терминологии внес профессор М.Ф. Маликов. В нашей стране метрологические понятия закреплены государственным стандартом (ГОСТ 16263-70), есть международные терминологические словари.

 

Физические величины

 

Вся познавательная и технологическая деятельность человека связана с измерениями различных физических величин, например, длины, массы, времени, температуры, мощности и другие.

 

 

Согласно ГОСТ 16263 –70, под физической величиной понимается свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Так, все тела обладают массой и температурой, но у каждого из них они различны в количественном отношении. Получение сведений о таких количественных характеристиках и является задачей измерений.

 

Когда отдельные величины связаны между собой уравнениями, их называют системой величин. Эти уравнения между величинами установленыисследованием свойств объектов и их взаимосвязей после количественного выражения. С их помощью формулируются определения одних величин через другие, устанавливаются способы измерения.

 

Для каждой физической величины должна быть установлена единица измерения. Анализ взаимосвязей физических величин показывает, что независимо друг от друга можно установить только несколько единиц физических величин, а остальные выразить через них. Можно доказать, что число независимых величин равно разности числа величин в системе и числа независимых уравнений связи между ними. Например, если между тремя величинами: длиной, временем и скоростью - есть только одно уравнение связи v = l / t, то независимыми можно установить две величины, а третью выразить через них. Опыт показал, что всю механику, например, можно изложить, используя всего три основные величины, теплотехнику – с помощью четырех основных величин.

 

Физические величины, единицы которых устанавливаются независимо от других величин в системе, называются основными величинами, а их единицы –

основными единицами.

 

Все остальные величины и единицы определяются однозначно через основные и называются производными. Совокупность выбранных основных и производных единиц определяет систему единиц. Вся современная физика может быть построена на семи основных величинах. Выбор их может быть произвольным, но рационально выбрать те, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. В качестве таковых в настоящее время установлены длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. С помощью этих и двух дополнительных величин – плоского и телесного углов, введенных только для удобства, - образуются все производные физические величины и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.