КОНЦЕПЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ В КЛАССИЧЕСКОМ ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.

В естественных науках приятно иметь дело не с самими материальными объектами, а с их идеализированными моделями, имеющими ту же физическую природу. Для данного физического явления некоторые безразмерные комбинации величин, характеризующих это явление, должны иметь для модели и для натуры одно и тоже значение. Эти безразмерные комбинации физических величин называются критериями подобия. Однако добиться равенства критериев подобия на практике удается далеко не всегда.

Выбор модели должен быть таким, чтобы она могла быть не только описана средствами математики, но и допускала многократную проверку ее характерных особенностей путем постановки специальных экспериментов. Мы также знаем, что измерения проводятся лишь с некоторой точностью, поэтому одной из основных проблем познания при эксперименте является проблема сопоставления величин, используемых при теоретическом анализе и тех чисел, которые мы получаем из эксперимента. Неопределенность в результате эксперимента(измерения) может быть связана с двумя причинами. Во-первых, число условий, фиксируемых при проведении опытов, недостаточно для однозначного определения результатов измерений. Во-вторых, свойства самой системы таковы, что при повторении опытов наблюдаемые параметры могут принимать различные значения независимо от числа и выбора условий эксперимента. Эти причины могут наблюдаться и одновременно. В любой серии экспериментов мы получаем, во-первых, совокупность численных значений наблюдаемой физической величины из какого-то интервала возможных ее значений и, во-вторых, информацию о том, насколько часто каждое из этих значений повторяется при измерениях. Это означает, что состояние физической системы в общем случае задается некоторым распределением, описываемым теорией вероятностей, а результат измерения физической величины представляет собой ее среднее значение.

Это приводит к тому, что в современной физике и в естествознании в целом самым фундаментальным и сложным понятием оказывается понятие значения величины, измеряемой на опыте, поскольку должно сочетаться единство характеристики объекта и состояния физической системы.

Измерения принято подразделять на прямые и косвенные.

Прямыми называются измерения, заключающиеся в экспериментальном сравнении измеряемой величины с мерой этой величины, или в отсчете показаний приборов, непосредственно дающих значение измеряемой величины (т.е., проградуированного в необходимых соответствующих единицах). Это имения длины, температуры, времени, напряжения и т.п. прямые измерения сводятся, как правило, к измерению длины – даже величину температуры мы определяем по длине столбика ртути в термометре.

Косвенными называются измерения, результат которых определяется путем расчета на основании данных, полученных при прямых измерениях других величин. Для этого должна быть известна связь между ними в виде математической формулы.

Прогресс в измерительной технике связан с тенденцией превращения косвенных измерений в прямые, что достигает усложнения принципа действия и конструкций измерительных приборов. Измерительный прибор является внешним по отношению к исследуемому объекту и сам принципиально не должен влиять на измерение характеристик объекта. Именно поэтому в классическом естествознании предполагается. Что можно сделать измерения абсолютно точным и свести все погрешности измерений к нулю. Эта уверенность базируется на том, что все «мешающие» измерению факторы поддаются контролю и их можно устранить.

Для измерения каждой физической величины нужно выбрать свой эталон. На практике же выбирают эталоны для какого-то небольшого числа физических величин. Единицы измерения других величин устанавливают на основании физических законов. Совокупность единиц измерения, базирующихся на определенном наборе основных единиц, принято называть системой единиц. Число основных единиц должно быть, по возможности, минимальным. В наиболее употребительной Международной системе «СИ» основными являются единицы измерения длины, времени, температуры, массы, количества вещества, силы тока и силы света, дополнительными – единицы измерения плоского телесного угла.