Приглашаем посетить сайт
ИЗМЕРЕНИЕ
ИЗМЕРЕНИЕ - познават. процесс, в к-ром определяется отношение одной (измеряемой) величины к другой однородной величине (принимаемой за единицу П.); число, выражающее такое отношение, наз. численным значением измеряемой величины; т.о., И. величины означает нахождение ее численного значения посредством единицы И.
И. применялось в человеч. практике еще в древности. С развитием произ-ва И. приобретает все большее значение в экономич. жизни, технике и науке. Ведущую роль И. в физико-математич. науках видели уже основатели естествознания (Галилей, Ньютон, Ломоносов и др.), для к-рых "мера и вес" лежали в основе точного знания. Одна из характерных черт физики, особенно современной, состоит в том, что для нее наблюдение и эксперимент органически связываются с определением численных значений физич. величин. С др. стороны, И. в совр. науч. исследованиях осуществляется обычно путем эксперимента, имеющего часто сложный характер. Поэтому в совр. м е т р о л о г и и - учении о мерах и точном И., эксперимент имеет решающее значение и роль измерит. приборов исключительно велика. О возрастающем значении И. в жизни общества и науч. познании свидетельствует вся история естествознания и философии. Аристотель, Леонардо да Винчи, Декарт, Ньютон, Лейбниц, Ломоносов, Кант, Гегель, К. Гаусс, Гельмгольц, Менделеев, Эйнштейн, Н. Бор и др. мыслители подвергли глубокому анализу различные стороны проблемы меры и И. Гносеологич. основы теории И. с позиций диалектич. материализма освещены в соч. классиков марксизма-ленинизма. Впервые это было сделано Марксом на материале политич. экономии в "Капитале" и др. его произведениях. Как отметил Энгельс, общий ход идей Маркса относительно И. имеет непосредственное отношение к И. в естествознании.
Законченное И. предполагает обычно следующие составляющие элементы: 1) объект И., т.е. измеряемую величину; 2) измеряющую единицу, т.е. ту величину, с к-рой сравнивается измеряемая величина; 3) наблюдателя, т.е. субъекта, производящего И., а также измерит. приборы; 4) метод, посредством к-рого производится И.; 5) результат И. величины, представляющий собой именованное число. Нек-рые из этих элементов измерит. процесса, относительно четко выделяющиеся, когда мы имеем дело с отдельным законченным И., производимым человеком (наблюдателем), могут выпадать в случае, если измерит. процедура носит непрерывный характер, включена в общую систему работы автоматич. устройства; в этом случае наблюдатель непосредственного участия в И. может не принимать, т. к. информация, выдаваемая приборами, регистрирующими результаты И., перерабатывается непосредственно самим автоматом, использующим ее для выработки команд своим рабочим органам. Всякое точное И. величин предполагает применение законов, относящихся к измеряемым величинам, и опирается на определенные теоретич. предпосылки.
Элементарной формой и исходным пунктом И. является п р я м о е И., т.е. такое, результат к-рого получается непосредственно из самого И. величины (напр., определение длины стола путем накладывания разделенной линейки, определение силы тока амперметром и т.д.). Прямые И. могут применяться для определения численных значений положит. скалярных величин и скалярных величин более общего типа, включающих в себя также нуль и отрицат. величины. Если нек-рая положит. скалярная величина выбрана за единицу И. [Q], то каждая другая величина того же рода Q выражается в виде: Q=q[Q], где q - вещественное число, к-рое может быть положительным, отрицательным или равным нулю, a q[Q] - результат И. Что касается И. векторных, а также тензорных и вообще многомерных величин, то оно приводится к И. скалярных величин. Высшей ступенью прямого И. является И. величины путем сравнения ее с единицей И., воплощенной в эталоне (эталонная форма И.). Эталон определенного свойства прежде всего доставляет вещам, обладающим этим свойством, материал для его выражения; иначе говоря, эталон выступает в качестве всеобщей меры. Кроме того, эталон выполняет функцию м а с ш т а б а , посредством к-рого определяется численное значение измеряемой величины. Чтобы выполнить функции всеобщей меры и масштаба, вещь, представляющая эталон, должна обладать максимальной неизменяемостью. Сравнение с эталоном практически проводится через с и с т е м у м е р. Эталонная форма И. развилась из более простых форм; исходной формой явилась случайная, или отдельная, форма И., отличающаяся тем, что И. величины определенного рода производится посредством к.-л. одной вещи, характеризуемой величиной того же рода. Уже в этой форме проявляются особенности И. как познават. процесса. То, что вещь А обладает свойством, к-рое может быть измерено, качественно выражается в способности др. вещи В быть сравниваемой с первой в отношении этого свойства, а количественно в том, что лишь определенное число вещей В равно вещи А в отношении этого свойства. Свойство вещи с его количеств. определенностью не существует только в его выражении посредством др. вещи, а существует независимо от всякого своего выражения, т.е. не результат И. определяет величину, а величина определяет результат ее И. В истории общества отдельная форма И. встречается лишь на первых ступенях измерит. техники, когда относит. неразвитость произ-ва не давала простора для прогресса технич. и эксперимент. средств. Эталонная форма И. исторически утверждается в условиях относительно высокого развития произ-ва и науки. Введение метрич. системы мер в период франц. революции конца 18 в. сыграло важнейшую роль в развитии точного И. Прямые И. недостаточны для определения меры многих величин, характеризующих явления объективного мира, особенно явления, к-рые непосредственно не воспринимаются органами чувств и познание к-рых требует экспериментальных устройств. Уже сравнение с эталонами, т.е. прямое И. высокой (метрологической) точности, практически не обходится без непрямого, или к о с в е н н о г о , И. К непрямому И. относится И. величины, численное значение к-рой получается на основании прямых измерений др. величин, связанных с измеряемой величиной определенной, математически выражаемой зависимостью. Напр., скорость v движущейся равномерно и прямолинейно частицы определяется по формуле v = s/t, где значения пути s и времени t определяются посредством прямых И., а вид функции устанавливается на основании определения понятия скорости равномерного и прямолинейного движения. Прогресс техники и точного естествознания выдвигал перед И. новые задачи, решение к-рых, в свою очередь, двигало вперед науку и технику. Историч. предпосылкой непрямого И. является открытие закономерных связей и единства различных явлений в отдельных областях природы и во всей природе в целом. Первая половина 19 в. дала для этого необходимый экспериментальный материал. Открытие термоэлектричества, вращательного магнетизма, работы А. Ампера, открытие М. Фарадеем электромагнитной индукции, открытие закона сохранения и превращения энергии послужили той базой, на к-рой К. Гаусс и В.. Вебер построили свою т.н. абс. систему единиц (1832-52) сначала для магнитных, а затем для электрич. величин, явившуюся первым выражением теории непрямого И. Теория непрямого И. охватила позже все физич. величины. Возникли понятия основных и производных единиц, системы единиц И., развилась теория размерностей, открывшая неизвестные прежде возможности предвидения физических явлений. Эти понятия и идеи покоятся в конечном итоге на использовании закономерных связей между различными физическими величинами. Развитие новой физики (теории относительности, квантовой теории) укрепило эту тенденцию и привело к мысли о применении законов физических явлений в качестве своеобразных идеальных эталонов; напр., в т.н. системе "естественных" абсолютных единиц М. Планка используются закон распространения света в пустоте, закон всемирного тяготения, принципы термодинамики, квантовый закон Планка с тем, чтобы получить систему единиц, независимых от особенностей тех конкретных веществ и явлений, к-рые образуют субстанцию обычных реальных эталонов. И. величин органически связано с познанием количеств. отношений материального мира. Это относится к количеств. отношениям не только в том конкретном виде, в к-ром они рассматриваются в физич. науках, но также к количественным отношениям, рассматриваемым в математике. Так, И. величин выдвигало в историч. развитии математики необходимость обобщения понятия числа: одним из таких обобщений явились иррациональные числа, к открытию к-рых привела задача И. отрезков. В совр. математике понятие меры множества представляет собой далеко идущее обобщение понятия длины отрезка, площади плоской фигуры и объема тела.
При экспериментальном осуществлении И. получаются искажения результата И., вызываемые различными причинами и свидетельствующие об ограниченности эксперимента. Эти искажения, называемые ошибками И., по тем иди другим основаниям относятся к определенным классам. Одни из них, порождаемые недостатками данной измерит. аппаратуры, неправильной установкой измерит. прибора и т.п. (систематич. ошибки), исключаются экспериментальным путем. Др. искажения, порождаемые внешними акту И. обстоятельствами (случайные ошибки И.), экспериментально не могут быть исключены; их влияние на результат И. учитывается путем применения теории вероятностей и статистич. методов к множеству повторных И. Точность И. величины возрастает с развитием техники и науки. Однако эта точность обычно имеет пределы; напр., бессмысленно уточнять И. величин, характеризующих падение камня на землю, вне пределов нек-рых микромасштабов, т. к. за этими пределами величина приобретает др. физич. содержание. Но с учетом конкретного физич. содержания величины требование увеличения точности И. вполне правомерно; что же касается упомянутого выше учета физич. содержания величины, то он равнозначен применению нек-рой физич. теории к данным, доставляемым экспериментом, и предполагает, что физич. теория и эксперимент в своем развитии дают все более точное и полное отражение, объективного мира. Т.о., И. приводят к познанию законов природы; с др. стороны, познание последних дает возможности все точнее измерять физич. величины. Др. словами, неточности в И. относительны: они неизбежно возникают и необходимо "снимаются" в процессе познания. Переход классич. теорий физики в неклассические привел к уточнению старых и возникновению новых физических понятий и принципов, что нашло свое выражение в теории И. То обстоятельство, что при И. пространственных длин и временных промежутков необходимо, согласно теории относительности, учитывать движение системы отсчета, что при описании движения микрообъектов необходимо, согласно квантовой механике, учитывать, в нек-рой схематизованной форме, внутр. структуру приборов, означает в конечном итоге, что наука сделала новый шаг в познании движущейся материи.
Точное И. предъявляет большие требования к абстрактному мышлению. Чувственное созерцание играет значительную, а порой и господствующую роль в И., когда не требуется высокой точности: И. длин, площадей, объемов "на-глазок" и т. п.; в процессах точного И. созерцание не имеет самостоят. характера и подчиняется абстрактному мышлению. Но, конечно, в И., если оно не является автоматическим, всегда участвуют органы чувств (глазу в процессе И. принадлежит особо важная роль). Присоединение прибора к органу чувств означает создание той необходимой связи между прибором и наблюдателем, к-рая является предпосылкой для выведения суждений об исследуемых явлениях. Поэтому анализ результатов И., требующий всегда учета данных, относящихся к приборам, и использования законов физики, часто предполагает также и учет закономерностей физиологии органов чувств.
Вокруг проблемы И. в совр. науке идет непримиримая борьба материализма с идеалистич. и агностич. течениями. Идеалистич. позиция в филос. вопросах, относящихся к И., находит свое выражение в концепции, будто наблюдение и И. являются источником физич. законов, будто физич. величины и даже объекты не существуют независимо от эксперимента и И. Эта концепция получила гипертрофированное развитие у совр. позитивистов (см. Позитивизм, Операционализм), к-рые пытаются направить против материализма достижения теории относительности и квантовой физики. Так, соотношение неопределенностей (к-рое по своей действит. сути раскрывает содержание понятия квантового состояния, качественно отличающегося от аналогичного понятия в классич. механике) трактуется позитивистами в том духе, будто только И. микрообъекта позволяет "приписать реальность" его определ. свойству. Следует, однако, отметить, что у мн. физиков трактовка, приписывающая И. не свойственное ему содержание, связана не столько с сознательно принимаемой идеалистич. установкой, сколько с применением неправильно выбранной терминологии. В последние годы ряд выдающихся зарубежных ученых, разделявших раньше позитивистские взгляды, выступил против позитивизма и его понимания И. Так, Н. Бор считает, что в квантовой механике термин "И." должен употребляться в своем прямом смысле количеств. сравнения (сравнения с эталоном), и высказывается против применения таких выражений, как "измерение создает физические атрибуты объектов". Ошибочная т. зр. на И., свойственная идеализму и агностицизму, опровергается всем развитием науки и практики.
Лит.: Маркс К., Капитал, т. 1, М., 1955; Энгельс Ф., Диалектика природы, М., 1955; его же, Анти-Дюринг, М., 1957; Ленин В. И., Материализм и эмпириокритицизм, Соч., 4 изд., т. 14; его же, Философские тетради, там же, т. 38; Гельмгольц Г., Счет и измерение, [пер. с нем.], Каз., 1893; Хвольсон О. Д., Курс физики, 7 изд., т. 1, Л.-М., 1933; Бриджмэн П. В., Анализ размерностей, пер. с англ., Л.-М., 1934; Mаликов Μ. Φ., Основы метрологии, ч. 1, М., 1949; Сена Л. Α.. Единицы измерения физических величин, 2 изд., Л.-М., 1948; Xалмош П. Р., Теория меры, пер. с англ., М., 1953; Беклемишев А. В., Меры и единицы физических величин, М., 1954; Φок В. Α., Об интерпретации квантовой механики, в сб.: Философские проблемы современного естествознания, М., 1959; Лебег Α., Об измерении величин, пер. с франц., 2 изд., М., 1960; Бор Н., Квантовая физика и философия, в его кн.: Атомная физика и человеческое познание, пер. с англ., М., 1961; Wаillot J., Dimensionen, Einheiten, Maßsysteme, в кн.: Handbuch der Physik, hrsg. von H. Geiger und K. Scheel, Bd 2, В., 1926; Measurement. Definitions and theories, ed. by С. W. Churchman and P. Ratoosh, N. Y.-L., [1959].
M. Омельяновский. Москва.