Практически везде по этому понятию имеется в виду, что Эталон — образцовое устройство, предназначенное и утверждённое для воспроизведения и (или) хранения и передачи шкалы измерений или размера единицы измерений другим средствам измерений. Измерительное устройство – это средство, с помощью которой производится количественное (иногда – качественное) сравнение сравнимых объектов реальности. Есть первичные эталоны, которые хранятся в специальных помещениях под охраной, есть вторичные, и третичные – с помощью которых производятся практические измерения. Процесс измерения есть выполнение специальных процедур по сравнению сравниваемых объектов.
Далее я не буду разделять эталон и измерительные устройства как первичное и не первичные устройства и буду использовать термин "эталон" в обоих случаях..
Попробую объяснить, что такое эталон для меня, не далекого от физики человека.
Все, что мы видим, слышим, ощущаем, в соответствии с нашим опытом можно измерить. Есть различные измеримые свойства: расстояния линейное и угловое, размеры, промежутки времени, скорость, вес (масса) тела, сила и сопротивление, громкость и частота звука, цвет светового излучения и т.д. Причем эти свойства обладают свойством математической упорядоченности и по отношению к конкретным объектам обладают свойством инвариантности (или по другому - повторяемости). Свойство упорядоченности позволяет сравнивать различные объекты между собой.
Таким образом, свойством нашего пространства, времени и материальных объектов (материи) является их сравнимость и на этой основе - измеримость. Абстрактно это говорит о том, что равные везде равны друг другу, и отношение "больше – равно - меньше "является инвариантом. Это говорит о том, что, например, атомы одного и того же вещества везде имеют один и тот размер и в одной и той же области пространства-времени атомы одного и того же вещества не могут отличаться друг от друга (конечно, если они находятся в одном и том же состоянии). И даже более: любые два атома одного и того же вещества в любой точке пространства-времени сравнимы и одинаковы. Возможно, даже тождественны.
Измерение происходит с помощью эталонов. Эталоны – это материальные объекты, с помощью которых производятся сравнения и измерения. Но сказать, что измерения параметров одних и тех же материальных объектов в разных точках пространства-времени с помощью произвольных эталонов даст один и тот же результат, нельзя. Если эталон выполнен из материи с теми же свойствами, что и измеряемый объект, результат будет инвариантным***. Такое соотношение между свойствами эталона и вещества говорит о том, что материя все же может быть вторична, хотя единство "пространство-время-материя" в некоторых аспектах может и сохраниться. Например, если физически доступные эталон и материя обладают одинаковыми свойствами, свойство ее вторичности окажется недоступным для измерения.
***Здесь хочу сделать замечание по выбору принципа функционирования эталона: бывает, что реальные измеряемый параметр и эталон не согласованы по своим свойствам. Например, параметр "вес объекта" можно измерять с помощью измерительных приборов, построенных на различных физических принципах. Весы могут быть пружинными, рычажными, электронными и т.д. Тогда это условие не будет выполняться. А вот измерение расстояний линейками будет обладать свойствами инвариантности. С измерением времени тоже могут быть проблемы этого же толка.
Следствием сравнимости и измеримости является метричность пространства-времени. Эта метрика включает в себя три пространственных и одно временное направление. И метрические свойства этого пространства-времени тесно связаны со свойствами той материи, которую приняли в качестве эталона. Пространственная метрика – это метрика, связанная с размерами атомов и межатомными расстояниями в объемных объектах, состоящих из них. Метрика времени связана с периодическими процессами, в которых участвуют эти же атомы и объекты, из которых они составлены. Если свойства двух эталонов отличаются друг от друга, то и полученная с их помощью метрика пространства-времени-материи будет различной.
Существующие в настоящее время эталоны связаны со скоростью распространения фундаментальных взаимодействий, в частности, со скоростью распространения электромагнитных взаимодействий, в которой постулируется постоянство скорости ее распространения в вакууме. Эта скорость по определению в точности равна 299 792 458 м/с. Другая фундаментальная метрическая константа – это единица времени "секунда". Её величина устанавливается фиксацией численного значения частоты сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 при температуре 0 К равным по определению в точности 9 192 631 770. И третья фундаментальная метрическая константа – это единица массы "килограмм". Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма в соответствии с 3-ей Конференцией по мерам и весам (1901г). Но это было так только до ноября 2018 г. Теперь килограмм должен быть таким, чтобы постоянная Планка составляла 6,626069 * 10−34 джоулей на секунду. Джоули выводятся через килограммы, метры и секунды.
В теоретической физике эталоном может выступать некое абстрактное математическое пространство, в которое вложена модель физического пространства с его эталонами. Но для этого свойства математического пространства должны соответствовать свойствам реального эталона. Минимум – метрическое соответствие. Область применения – теоретические модели и их практические применения. Примеры – евклидово пространство, пространство Минковского, риманово пространство. Данная трактовка эталонов допускают, что в соответствии с ОТО метрика пространства-времени вполне может быть не евклидовым и даже может иметь очень сложную топологическую структуру с дырками, туннелями и другими "неоднородностями". Эталоны оказываются носителями локальных свойств пространства-времени-материи. И при этом оставаться (или не оставаться) локально однородными и изотропными, а глобально – метрическими неоднородными (римановыми) и даже с произвольной топологической структурой.
Прошу у моих читателей извинения - мои статьи не являются истиной в последней инстанции. Это мои мысли, которые могут совпадать с официальной наукой, а могут и противоречить ей. А могут быть и моими далекими от науки заблуждениями.
Мои странички на Дзен: ВАЛЕРИЙ ТИМИН
Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?
Если вам понравилась статья, то поставьте "лайк" и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!
Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите "Искать в ...", далее - "Yandex". Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите "перейти …". Все! О-ля-ля!