Измере́ние — познавательный процесс, при котором происходит определение отношения измеряемой величины к другой, принятой за постоянную. Измерение вместе с наблюдением и экспериментом образует эмпирическую основу научного познанияИзмерение // Философский энциклопедический словарь. Гл. редакция: Л. Ф. Ильичев, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалев, В. Г. Панов. — М.: Советская энциклопедия, 1983.. Все свойства пространства и времени можно различить на связанные с измерениями (метрические) и топологическиеПространство и время // Философский энциклопедический словарь. Гл. редакция: Л. Ф. Ильичев, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалев, В. Г. Панов. — М.: Советская энциклопедия, 1983..
Измерение качественных признаков путем сведения качественных характеристик к количественным называется квантификацияКвантификация // Кондаков Н. И. Логический словарь-справочник —М.: Наука, 1975.Квантификация // Философский энциклопедический словарь. Гл. редакция: Л. Ф. Ильичев, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалев, В. Г. Панов. — М.: Советская энциклопедия, 1983., а в более узком смысле, при количественной оценке качества продукции, — квалиметрияКвалиметрия // Корнеева Т. В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990..
Измерения физических величин, методы и средства обеспечения их единства и требуемой точности изучаются в рамках прикладной научной дисциплины метрологии.Метрология // Новый политехнический словарь/ Гл. ред. А. Ю. Ишлинский. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. Тема измерений занимает важное место в философии со времён Евклида и Аристотеля, существует ряд отдельных (не полностью совпадающих или даже взаимно противоречивых) концепций того, что такое измерение. С начала XXI века область философии, известная как эпистемология измерения, переживает этап бурного развития.
Процесс Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации). Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенный в основу измерений. Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Характеристикой точности измерения является его погрешность или неопределённость.
Примеры измерений: В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, по сути сравнивают её размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчёт, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали). С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и проводят отсчёт.
В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая, или не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности землетрясений, Шкала Мооса — шкала твёрдости минералов.
Частным случаем измерения является сравнение без указания количественных характеристик.
История
Стандартизация измерений В начале 1840 г. во Франции была введена метрическая система мер.
В 1867 г. Д. И. Менделеев выступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в России. По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая обеспечивала бы единообразие средств измерений в международном масштабе. В 1875 г. была принята Метрическая конвенция. Принятие Конвенции ознаменовало начало международной стандартизации.
Единство измерений
Единицы измерения
В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величинОфициальное название по ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Вместо термина единица измерения в нормативных документах России используется термин «единица величины». Метрологические издания утверждают, что «Не допускается применять термин единица измерения физической величины или единица измерения вместо стандартизированного термина единица физической величины или единица, поскольку понятие измерение определяют через понятие единица. Надо писать: ампер — единица силы тока, квадратный метр — единица площади и нельзя писать: ампер — единица измерения силы тока, квадратный метр — единица измерения площади»). Однако термин «единица измерения» широко употребляется в научной литературеАналогичная вариативность имеется и в иностранной терминологии. Так, в английском языке наряду с термином unit используется unit of measure(ment): Are, a metric unit of measurement, equal to 100 square metres (Concise Oxford English Dictionary, 11th edition, 2004).. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным. Различают основные и производные единицы. Основные единицы в данной системе единиц устанавливаются для тех физических величин, которые выбраны в качестве основных в соответствующей системе физических величин. Так, Международная система единиц (СИ) основана на Международной системе величин (, ISQ), в которой основными являются семь величин: длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. Соответственно, в СИ основными единицами являются единицы указанных величин. Размеры основных единиц устанавливаются по соглашению в рамках соответствующей системы единиц и фиксируются либо с помощью эталонов (прототипов), либо путём фиксации численных значений фундаментальных физических постоянных.
Международная система единиц
Система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены таким образом, чтобы связать их фиксированными коэффициентами с соответствующими единицами СИ. Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ (, ), издающаяся с 1970 года. С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков. В 2006 году вышло 8-е издание.
Величина ЕдиницаНаименование Размерность Наименование Обозначение русское французское/английское русское международное Длина L метр mètre/metre м m Масса M килограммПо историческим причинам, название «килограмм» уже содержит десятичную приставку «кило», поэтому кратные и дольные единицы образуют, присоединяя стандартные приставки СИ к названию или обозначению единицы измерения «грамм» (которая в системе СИ сама является дольной: 1 г = 10−3 кг). kilogramme/kilogram кг kg Время T секунда seconde/second с s Сила электрического тока I ампер ampère/ampere А A Термодинамическая температура Θ кельвин kelvin К K Количество вещества N моль mole моль mol Сила света Jкандела candela кд cd
Метрическая система мер
Общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и килограмма. На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц. В настоящее время международно признанной является система СИ. Основное отличие метрической системы от применявшихся ранее традиционных систем заключается в использовании упорядоченного набора единиц измерения. Для любой физической величины существует лишь одна главная единица и набор дольных и кратных единиц, образуемых стандартным образом с помощью десятичных приставок. Тем самым устраняется неудобство от использования большого количества разных единиц (таких, например, как дюймы, футы, фадены, мили и т. д.) со сложными правилами преобразования между ними. В метрической системе преобразование сводится к умножению или делению на степень числа 10, то есть к простой перестановке запятой в десятичной дроби.
Система СГС
Система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия Международной системы единиц (СИ). Другое название — абсолютнаяАбсолютными называются системы, в которых в качестве основных единиц для механических величин приняты единицы длины, массы и времени. физическая система единиц. В рамках СГС существуют три независимые размерности (длина, масса и время), все остальные сводятся к ним путём умножения, деления и возведения в степень (возможно, дробную). Кроме трёх основных единиц измерения — сантиметра, грамма и секунды, в СГС существует ряд дополнительных единиц измерения, которые являются производными от основных. Некоторые физические константы получаются безразмерными. Есть несколько вариантов СГС, отличающихся выбором электрических и магнитных единиц измерения и величиной констант в различных законах электромагнетизма (СГСЭ, СГСМ, Гауссова система единиц). СГС отличается от СИ не только выбором конкретных единиц измерения. Из-за того, что в СИ были дополнительно введены основные единицы для электромагнитных физических величин, которых не было в СГС, некоторые единицы имеют другие размерности. Из-за этого некоторые физические законы в этих системах записываются по-разному (например, закон Кулона). Отличие заключается в коэффициентах, большинство из которых — размерные. Поэтому, если в формулы, записанные в СГС, просто подставить единицы измерения СИ, то будут получены неправильные результаты. Это же относится и к разным разновидностям СГС — в СГСЭ, СГСМ и Гауссовой системе единиц одни и те же формулы могут записываться по-разному.
Исторические системы мер
Системы единиц, сформировавшиеся со временем на основе практики, в Британской энциклопедии названы эволюционными. Некоторые единицы эволюционных систем со временем приобретали свойства международного стандарта. Среди них были древнеегипетский локоть, или кубит, а позднее шампанский локоть () как единицы длины, вавилонские талант, мина и сикль как единицы массы и т. д. С распространением влияния империй распространялись и их, первоначально местные, единицы измерения.
Среди распространённых в новейшеее время эволюционных систем мер выделяется английская, или имперская, с вариациями принятая в Великобритании, США и других странах. Одни и те же величины могут иметь разные региональные значения, что вызывает потребность в дальнейшей стандартизации. С конца 1960-х годов в США начат постепенный переход на метрическую систему, метрические величины массы и длины признаны предпочтительными, но переход на них сохраняет добровольный, а не обязательный характер.
Специальные системы