Менделеев
Шрифт:
Занявшись в 1892 году метрологией по долгу службы, изучив историю дела, вникнув в достоинства и недостатки различных систем, Дмитрий Иванович понял, что введение новой системы мер и весов — вопрос не только научный и технический, но и экономический, политический и даже дипломатический. В наши дни, когда мы привычно произносим «килограмм», «сантиметр», «литр», трудно представить себе те мучительные, драматические обстоятельства, в которых рождалась метрическая система.
XVIII век, устами энциклопедистов кичливо провозгласивший себя веком разума, остался верен себе даже в выработке системы мер и весов. Обычай королей давать подданным эталоны, исходя из длины своей ступни или локтя, был смешон рационалистам XVIII столетия. Они считали, что система должна быть естественной, то есть построенной на единице, взятой из природы. Скажем, почему бы за единицу длины не принять, длину секундного маятника — маятника, период одного колебания которого
Поначалу дело клонилось к выбору секундного маятника, но к 1790 году уже было известно, что период колебания такого маятника зависит от географической широты, на которой он находится, от формы земного шара и некоторых других трудно учитываемых факторов. Поэтому в конечном итоге выбор комиссии Французской академии наук остановился на предложении Мутона. 26 марта 1791 года Национальное собрание, считая, что единственный способ распространить универсальную систему мер и весов среди других нации — «это избрать единицу, которая в своем определении не содержала бы ничего произвольного к ничего говорящего об особом положении какого-либо народа на земном шаре», постановило отправить научную экспедицию для измерения части дуги парижского меридиана между Дюнкерком и Барселоной.
Пока крупнейшие математики и астрономы сооружали приборы и производили геодезические съемки на уже охваченных войной территориях, хозяйство и торговля Франции задыхались от неурядиц с мерами и весами и готовы были согласиться на принятие любых, самых произвольных мер емкости и поверхности, лишь бы они были едиными для всей страны. 1 августа 1793 года в Конвенте проходит декрет о метрической системе, в котором невнятно и глухо говорится о ее теоретических достоинствах, главный же упор делается на то, что она призвана сплотить Францию в единое целое, положить конец спекуляции на старых мерах и уничтожить «ненавистные остатки тирании». Система была в теории разработана очень логично. За единицу длины принимался метр — одна сорокамиллионная часть парижского меридиана. За единицу массы — килограмм — масса одного кубического дециметра дистиллированной воды при 4 градусах Цельсия и при взвешивании в вакууме.
Но, увы, под декретом Национального собрания не было прочного фундамента практической подготовки, не было системы эталонов, не было кадров квалифицированных поверителей и нужного количества точных приборов. Лишь к 1799 году изготовленные платиновые прототипы метра и килограмма утверждены в качестве основных эталонов и сданы в архив на хранение. И хотя завершение всей этой гигантской работы было увенчано гордым девизом «На все времена и для всех народов», не только другие народы, но и сами французы не очень-то торопились принять метрическую систему, которая в скором времени оказалась почти забытой. Надо сказать откровенно, причина такого забвения крылась не только в практических трудностях введения новой системы в повседневную жизнь. Теоретические достоинства, обещанные ее учредителями, оказались в принципе недостижимыми. Так, германский математик Ф. Бессель обнаружил ошибку, допущенную при обработке градусных измерений 1790–1793 годов: длина одной четверти парижского меридиана оказалась равной не 10000000 архивных метров, а 10002286! Это заявление Бесселя вдруг обнаружило те подводные камин, которые таились в «естественности» метрической системы. Ведь по мере возрастания точности геодезических измерений в «естественной» системе необходимо каждый раз заново переделывать все прототипы и вносить неразбериху в промышленность и хозяйство. А если не делать этого и принять архивный метр и килограмм за основные единицы, то от «естественности» системы не оставалось и следа и архивный метр оказывался ничем в принципе не примечательнее мерки, снятой с королевской ступни или локтя.
Далее, предоставив Франции исключительное право хранения архивного метра и килограмма, учредители метрической системы ставили другие страны в зависимость от их дипломатических отношений с Францией. Государства, желающие изготовить точные копии с прототипов для потребностей науки и промышленности, должны были производить сравнения либо через французских чиновников, либо посылать своих ученых с громоздким измерительным оборудованием в Париж. Наконец, неудачным оказался и выбор мягкой, легко стирающейся платины для изготовления эталонов.
Но к 1860-м годам потребность в единой, пускай и не «естественной», системе мер и весов в большинстве стран ощущалась уже так остро, что этот вопрос снова и снова ставится на повестку дня, и внимание ученых снова и снова обращается к метрической системе, обладающей
Эталоны метрической системы пришлось изготовлять в консервативной Англии, которая и до сих пор отказывается заменить свои ярды и фунты на метры и килограммы. Искусные мастера фирмы «Джонсон, Маттен и К°» по методу французского химика А. Сент-Клер-Девилля изготовили более твердый и прочный, чем платина, сплав из 90 процентов платины и 10 процентов иридия; сделали из него цилиндры и линейки икс-образного сечения и передали ученым для сличения их с архивными прототипами и между собой. К сентябрю 1889 года 34 эталона метра и 43 эталона килограмма были готовы. Из них один эталон метра и один эталон килограмма были узаконены в качестве международных прототипов, и вместе с двумя контрольными к каждому из них были помещены в подвалах Бретейльского павильона в Сен-Клу близ Парижа, где разместилось Международное бюро мер и весов. Остальные прототипы были разосланы в разные страны в качестве национальных эталонов.
Хотя Россия подписала метрическую конвенцию и получила по жеребьевке причитающиеся ей платино-иридиевые эталоны метра — № 11 и № 28 — и килограмма — № 12, — мысль о переходе страны на метрическую систему никто всерьез не воспринимал. И когда и 1892 году Менделеев приступил к разбору перешедшего в его распоряжение хозяйства, он ясно понял, почему невозможен этот переход.
От внимания Менделеева не ускользнуло то обстоятельство, что метрическую систему с готовностью приняли страны со сравнительно малым объемом промышленного и сельскохозяйственного производства. Крупные же державы — Англия, США, Россия, хотя и участвовали в работе международных конференций и комиссии, но воздерживались от ее обязательного немедленного применении. Секрет этого упорства прост: в силу ряда причин эти страны разработали свои собственные системы мер и весов задолго до того, как метрическая система твердо стала на ноги. И к 1890 году во всем мире на серьезной научной основе были разработаны три системы: метрическая, английская и русская.
В основе русской системы лежала сажень, разделенная на 3 аршина, или 48 вершков, и фунт, разделенный на 96 золотников. Причем именным указом Петра I русская система была связана с английской тем, что одна сажень должна была быть равна точно 7 английским футам. Все это очень ясно и просто выглядело в теории, но какой разительный контраст теории являла практика отечественной метрологии.
На протяжении столетий охранение верности мер и весов возлагалось на духовенство. Потом оно перешло к приказам, а после преобразования последних в коллегии — к коллегиям. Первая попытка централизации поверочного дела была предпринята еще в царствование Анны Иоанновны; особый комитет, учрежденный для этой цели в 1747 году, изготовил образцовый русский фунт и определил нормальную величину аршина. Но дальше этого дело не пошло, изготовление всех вообще мер было передано казенным чугунолитейным заводам, которые сами выверяли и клеймили эти меры. Лишь в 1827 году комиссия образцовых мер и весов, возглавляемая крупным метрологом академиком А. Купфером, приступила к разработке системы российских мер. Установив в качестве основных мер сажень, фунт, ведро и четверик, Купфер изготовил и соответствующие прототипы: платиновый фунт, тщательно сверенный с фунтом 1747 года, сажень, ведро и четверик. 11 октября 1835 года разработанная комиссией система мер была узаконена и было учреждено Депо образцовых мер и весов, для которого неподалеку от Монетного двора в Петропавловской крепости в 1841 году было выстроено особое здание.
В 1865 году после смерти Купфера депо возглавил генерал В. Глухов, при котором для депо в 1879 году было выстроено новое здание на Забалканском проспекте. Это здание было хорошо приспособлено для метрологических работ: оно было удалено от ближайшей улицы на 46 саженей, и в нем были сделаны для установки точных приборов каменные устои, покоившиеся на сваях, забитых в землю до твердого грунта, и отделенные от окружающей почвы глубокими и широкими рвами. Центральные помещения депо были термоконстантными — перепады температуры в них не превышали 0,1–0,2 градуса Цельсия. И тем не менее, несмотря на многие достижения предшественников, Дмитрия Ивановича не могла не поразить запущенность дел в центральном метрологическом учреждении страны.