Великий учёный и патриот России

У истоков российcкой метрологии

В.В. Окрепилов, доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент РАН
ФГУ “Тест – С.-Петербург”

Исполнилось 175 лет со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева, гениального русского учёного, имя которого широко известно и почитаемо не только в России, но и во всём мире. Многочисленные опросы и рейтинги ставят Менделеева в один ряд с такими выдающимися учёными, как Леонардо да Винчи, Ньютон, Эйнштейн, Ломоносов.

Особое отношение к личности и делам Менделеева у тех, кто работает в сфере обеспечения единства измерений. Его вклад в становление фундаментальной и прикладной науки об измерениях на многие годы определил развитие отечественной метрологии [1].

Разработка теоретических основ взвешивания, совершенствование методик измерений и методов обработки результатов, создание измерительных приборов, успешная организаторская и административная работа дают полное право причислить Д.И. Менделеева не только к величайшим метрологам мира, но и считать его основателем государственной метрологической службы России.

Как это начиналось

Становление мерного дела в России, в силу её значительной территории и административной разобщённости, проходило непросто: прорывы сменялись отступлениями, пристальное внимание государства – полным забвением и упадком. Главные этапы этого “тернистого” пути как маяками отмечены именами выдающихся людей нашего Отечества, среди которых государственные деятели, чиновники, учёные…

И самым заметным в этой плеяде, конечно, был Д.И. Менделеев, который не просто продолжил дело своих предшественников, а создал стройную, работоспособную систему, позволившую России занять передовые позиции в международном метрологическом сообществе.

Когда и как начиналась российская метрология? Сохранились документальные свидетельства того, что попытки упорядочить измерения на Руси предпринимались ещё в X веке – времени активного развития ремёсел, строительства, торговли [2].

Первыми хранителями образцов мер и весов на Руси были церкви и монастыри. Уставами князей Владимира (996 г.) и Всеволода (1134 г.) за ними был закреплён надзор за правильностью применяемых мер и весов. Особые усилия по упорядочению мерного дела предпринимались в XV веке в связи с активной централизацией российского государства. В это время были введены образцовые меры, хранившиеся в Приказах государства Московского. Важнейшими в метрологическом смысле документами той эпохи являются Двинская грамота Ивана Грозного, Соборное уложение, Таможенный и Новоторговый уставы. Согласно этим документам за мерами и весами надзирали воеводские и земские избы, а общий контроль над состоянием мер в торговле осуществляли специально оснащённые государственные учреждения – Померные избы. Впервые предусматривалась периодическая – не реже одного раза в год – поверка торговых мер.

Эпоха Петра I, отмеченная великими преобразованиями в науке и промышленности, расширением торговых и культурных связей с европейскими странами, была переломной и для службы мер и весов. Законодательство в этой сфере стало более конкретным: включало вопросы сохранения единства мер и требования к точности измерений. Надзор за мерами и весами возлагался на воевод, а в Москве – на обер-полицмейстера.

В это время стали активно закупать за границей точные измерительные приборы, открыли свои государственные и частные предприятия по изготовлению и ремонту приборов. При Академии наук были созданы специальные “барометренная” и “инструментальная” палаты.

Всё это способствовало активизации работ по совершенствованию измерительных приборов, повышению их точности и расширению сферы применения, но оставалась нерешённой главная проблема – отсутствовали единые общегосударственные меры. Многие губернии продолжали пользоваться своими образцовыми мерами, причём как русскими, так и иностранными. Поэтому первоочередной задачей метрологии в XVIII веке стало создание единых отечественных образцов мер (эталонов) и приведение в соответствие с ними всех измерений в стране с помощью отлаженной системы поверки.

К решению этой задачи были привлечены ведущие учёные, в том числе и великий математик Леонард Эйлер, метрологическая деятельность которого стала логическим продолжением многочисленных поисков, начинаний и реформ, проведённых в этой сфере в России до XVIII века. Более того, в некоторых вопросах Эйлер предвосхитил события, в частности, предложив десятичный принцип деления единиц и метрическую систему мер.

Деятельность Эйлера в метрологии отмечена многими разнообразными достижениями, особенно в рамках работы в Правительственной Комиссии по мерам и весам в 1736–1742 гг. Здесь в полной мере проявился его талант конструктора: выдающийся математик рассчитал и сконструировал три типа точнейших для того времени весов разных диапазонов взвешивания. Как квалифицированный эксперт он оценивал измерительные приборы и устройства, предложенные другими учёными и изобретателями. Именно Эйлер выдвинул идею создания эталонов, основанных на физических постоянных. По существу, он стоял у истоков создания в России научно обоснованной системы обеспечения единства измерений – этой главной задачи метрологии, блестящее решение которой спустя полтора века нашёл Дмитрий Иванович Менделеев.

Великий учёный и патриот России

Менделеев родился в Сибири, но большая часть его удивительно плодотворной жизни и деятельности как учёного, педагога, экономиста, метролога прошла в Санкт-Петербурге [3]. Здесь, в Главном педагогическом институте, он получил образование. Здесь, ещё студентом, серьёзно увлёкся математикой, химией, физикой, уделял много внимания другим естественнонаучным дисциплинам.

Всеобщую известность и признание Менделеев приобрёл как великий химик. Его Периодический закон химических элементов – фундаментальное открытие, поднявшее химическую науку на качественно новый уровень. Но исследования в области химии составляют относительно небольшую часть его научного наследия из 500 фундаментальных работ. Специалистам хорошо известны его многочисленные работы в других областях естественных наук, фундаментальные экономические труды по вопросам развития промышленности и сельского хозяйства России.

Любое, самое подробное перечисление сфер деятельности, к которым проявлял интерес учёный и где он оставил свой заметный след, всё равно не даёт полного представления о широте его научного и общественного кругозора. Дмитрий Иванович серьёзно и обстоятельно обдумывал, например, вопросы освоения Арктики и Северного морского пути, занимался проблемами воздухоплавания, сам совершил полёт на воздушном шаре, наблюдая солнечное затмение, изобрёл бездымный порох, немало способствовал прогрессу в системе народного просвещения, с головой погружался в тонкости искусства.

Общим в этих делах было одно – стремление приносить пользу своей стране. Трудно найти среди наших учёных, да и среди иностранных тоже, личность, столь же ответственную перед Отечеством и обществом, как Д.И. Менделеев. Сам он ясно осознавал эту ответственность за судьбы российской науки и просвещения, за развитие производительных сил и экономического потенциала страны. Поэтому, несмотря на разнообразие творческих интересов, определил для себя три главные службы Родине: занятия естественными науками, преподавательская деятельность и труд, направленный на развитие промышленности. Конечно, это деление было достаточно условным и “службы” Менделеева на самом деле были неразделимы и в жизни, и в деятельности учёного. Но наработал он по каждому из этих направлений столько, что хватило бы на десятки человеческих судеб.

Уже приобретя мировую известность и славу как выдающийся химик и естествоиспытатель, Менделеев задумывает грандиозные проекты преобразования и обустройства России, разрабатывает программы становления промышленности и прокладки железных дорог, развития нефтепромыслов и горнорудного дела.

Для изучения сырьевой базы страны Менделеев вместе с другими учёными выезжает на заводы и рудники Урала и Приволжья, Донбасса и Кавказа, систематизирует данные об уровне развития производительных сил в этих регионах, предлагает ряд экономических мер по промышленному освоению восточных и других отдалённых районов России.

Проблемам становления отечественной промышленности Д.И. Менделеев посвящает десятки своих трудов. Развитие заводского дела и транспортной системы, таможенные тарифы и денежное обращение, вопросы социально-экономического развития России в целом – вот лишь некоторые темы экономических работ Менделеева. Эти его труды, направленные, казалось бы, на решение исключительно российских проблем, были настолько значимы, что приобрели широкую известность и за рубежом.

Менделеев-метролог

Метрология как наука междисциплинарная, органично сочетающая научные и технические знания, была для Д.И. Менделеева предметом постоянного и пристального внимания. Его плодотворная деятельность в этой сфере – яркий пример того, как может и должна настоящая наука соединяться с практикой жизни в служении своей стране.

Менделеев приобрёл известность в кругах специалистов-метрологов задолго до назначения в Депо образцовых мер и весов. Уже в конце 60-х гг. XIX века российские и иностранные учёные были знакомы с разработанными Д.И. Менделеевым методами и приёмами измерений, которые он использовал при проведении исследований растворов, газов, изучении влияния на свойства различных сред температуры. В 1868 г. Менделеев участвовал в работе I съезда русских естествоиспытателей, где выступил с профессиональным, аргументированным сообщением о пользе введения в России десятичной системы мер.

С самых первых своих шагов на научном поприще Менделеев, как и Ломоносов, придерживался мнения, что наука не может быть только описательной, она должна основываться на “мере и числе”.

В перечне печатных трудов учёного более 50 научных работ, докладных записок и писем, посвящённых методам и методологии различных видов измерений, организационным и техническим проблемам метрологии.

Во многих его работах, в том числе не имеющих прямого отношения к проблеме точных измерений, встречаются выводы и обобщения на эту тему, порой облечённые в форму блестящих афоризмов: “Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры”, “В природе мера и вес суть главные орудия познания”, “В мере и числе ум находит твёрдую опору для проверки своих построений и попыток постижения сущности дела” и т.д.

Менделеев столкнулся с проблемой точности, будучи ещё студентом. Первые исследовательские работы потребовали от него не только вдумчивости и трудолюбия, но и немалых усилий по проведению тщательных измерений. Поэтому молодой учёный взял за правило: приступая к решению любой научной проблемы, в первую очередь решать вопросы метрологического обеспечения. Он приобретал самые совершенные приборы, разрабатывал новые методики измерений, использовал наиболее надёжные математические методы оценки результатов, обращался к самым искусным мастерам того времени с просьбой изготовить нужные ему детали измерительной аппаратуры, а то и просто за советом, как измерить точнее.

Часто Дмитрий Иванович сам проектировал и мастерил измерительные приборы оригинальной конструкции, содержащие элементы новизны. Например, он изготовил два эталона метра, не требовавшие дополнительных вычислений для учёта изменений их размеров при разных температурах. Исследуя явление капиллярности, Менделеев не только выполнил множество тонких измерений и многократных расчётов погрешностей, но и разработал принципиально новый прибор для определения плотности жидкостей, впоследствии названный его именем – пикнометр Менделеева.

Он тщательно исследует приобретаемые для экспериментов измерительные приборы. Разновес, изготовленный французским механиком Саллероном, сличает с парижскими образцовыми гирями, дважды сам выполняет его калибровку для того, чтобы быть уверенным “… что от гирь не происходит какой-либо значительной ошибки” [4].

Исследования свойств сильно разреженных газов, проведённые Менделеевым в 1872–1875 гг., являются настоящей сокровищницей метрологических идей и образцом их практического воплощения. Специально для этих работ учёный создаёт ряд оригинальных измерительных приборов: термостатированные трубчатые меры длины; сифонный и дифференциальный барометры, газовый термометр, сложный ртутный манометр для высоких давлений и др. Это дало возможность, по словам самого Менделеева, “…с точностью легко отсчитывать малые величины, какие весьма часто составляют важнейшие данные наблюдений”.

Особое внимание Менделеев уделял точности взвешиваний, т.к. относил этот вид измерений к наиболее результативным при проведении научных исследований, а весы даже называл “прототипом всех точных приборов”. Более того, он считал, что меры веса и длины являются основой всей метрологической системы. Все же прочие, включая меры ёмкости сыпучих тел и жидкостей, времени, электрические и магнитные меры, представлялись учёному лишь производными, так или иначе связанными с основными. Было это провидением или заблуждением, сказать трудно. Но идея создания системы единиц на единой, общей основе и до сих пор занимает учёных, не находя пока решения. А достижения Д.И. Менделеева в области точных взвешиваний дают полное право считать его, как и Эйлера, основателем данного вида измерений.

Но заслуга Менделеева-метролога не только в разработке новых методов измерений и создании новых измерительных приборов. Он создал свой стиль метролога, заключавшийся в предварительном глубоком осмыслении предполагаемого опыта, исключительной тщательности его постановки, детальном изучении всех причин и источников погрешностей, безукоризненной обработке получаемых результатов, доведении этих результатов до практических дел. В этом духе Менделеев воспитал плеяду русских метрологов и создал русскую метрологическую школу, высокий уровень которой стал залогом успеха при создании государственной службы мер и весов России.

Менделеев – реформатор

Богатый практический опыт проведения измерений очень пригодился Менделееву в Главной палате мер и весов России. Благодаря его деятельности на посту руководителя Палаты, метрология, до этого бывшая в основном наукой описательной, главной задачей которой было создание и хранение эталонов, не только существенно расширила рамки теоретических и экспериментальных исследований, но и стала сочетать в себе организационные, технические и законодательные функции.

Осенью 1892 г., после ухода Д.И. Менделеева из Санкт-Петербургского университета, министр финансов И.А. Вышнеградский официально предложил учёному возглавить Депо образцовых мер и весов.

Менделеев это предложение принял, т.к., активно вникая в экономические аспекты развития России, имел возможность в полной мере оценить значение метрологии в этих процессах. Он также хорошо представлял фактическое состояние дел в этой сфере и считал, что уровень развития отечественной метрологии не соответствует роли, которую Россия к тому времени стала играть в мировом производстве и торговле. Была необходима коренная реформа.

В правительстве это тоже понимали, как и то, что решение такой задачи по плечу лишь Д.И. Менделееву, который обладал обширными познаниями в метрологии и экономике, отличался научной и практической инициативой, был наделён выдающимися организаторскими способностями.

В 1893 г. Министерство финансов внесло в Государственный Совет разработанное Менделеевым и подписанное министром финансов С.Ю. Витте представление о преобразовании Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов. Новое учреждение должно было совместить в себе функции научного учреждения, государственного органа, осуществляющего поверочную деятельность и надзор за мерами и весами по всей стране.

Это был первый шаг в реализации грандиозной Программы реформирования, предложенной Менделеевым, которая также предусматривала:

– разработку национальной системы эталонов, соответствующей мировому уровню развития науки и техники и требованиям развивающейся российской промышленности;

– создание в различных городах страны сети поверочных учреждений нового типа;

– постепенный переход на десятичную систему мер.

В самое короткое время под руководством Менделеева были не только восстановлены российские эталоны длины и массы – аршин и фунт, но и проведено их сличение с международными единицами – метром и килограммом. При этом точность новых прототипов была значительно повышена благодаря применению новых высокоточных приборов и усовершенствованных методов измерений.

Следующим, важнейшим этапом менделеевской реформы было создание сети местных поверочных учреждений – палаток, располагавшихся по всей территории империи. Именно они должны были обеспечить передачу эталонных значений аршина и фунта на заводы и фабрики, в лавки и конторы, а также надзор за правильностью мер, находящихся в обращении.

Предварительный анализ поверочного дела в стране показал, что в 15 губерниях поверка мер и весов вообще не проводилась, а в 56 – проводилась на крайне низком уровне. В стране недоставало образцовых мер, Торговый устав, которым руководствовались поверители, имел слишком большой допуск погрешностей, в большинстве местностей не проводились повторные поверки и т.п. Особую тревогу вызывали отсутствие контроля и низкий уровень технических требований на производствах, выпускающих меры и измерительную технику.

Результаты проведённых ревизий, свои выводы и предложения Менделеев представил в докладных записках министру финансов С.Ю. Витте. Они послужили основанием для создания в 1897 г. Государственной комиссии при Департаменте торговли и мануфактур. В неё вошли учёные, представители общественных организаций и различных министерств: внутренних дел, юстиции, путей сообщения, военного, морского, земледелия, государственных имуществ и др.

Комиссия признала, что городские общественные управления, на которые возлагалась функция поверки, с этой задачей не справлялись. Оставлять за ними эти обязанности представлялось экономически невыгодным. В связи с этим Менделеев писал:

“…Первейшею своей заботой я считаю проектирование такой организации поверочного дела.., чтобы оно не только отвечало современности, требованиям точности в торгово-промышленных измерениях.., но и было бы безубыточным для Государственного казначейства, удобным для жителей и способным к неизбежным в нём усовершенствованиям”.

Новые принципы организации метрологического и поверочного дела в стране были сформулированы в подготовленном Д.И. Менделеевым Положении о мерах и весах. Общим собранием Государственного Совета под председательством Великого князя Михаила 29 мая 1899 г. этот законопроект был одобрен, а 4 июня наложена положительная резолюция императора Николая II. Так реформа Д.И. Менделеева получила законодательное оформление.

В соответствии с Положением поверочные палатки предполагалось организовывать при правительственных учреждениях, научно-технических обществах и музеях, железнодорожных управлениях и фабричных инспекциях, учебных заведениях и пробирных управлениях, земских и городских управлениях и иных организациях, пожелавших принять на себя эти функции.

Предусматривалось обеспечение палаток служебным персоналом, имеющим специальные технические познания, совершенствование их лабораторной и производственной базы, расширение номенклатуры поверяемых средств измерений, установление тесных контактов с промышленными предприятиями в губерниях.

В виде опыта было решено в первую очередь открыть 6 поверочных палаток в крупных торговых городах и местах производства измерительных устройств: две в Санкт-Петербурге, по одной – в Москве, Варшаве, селе Павлово и Нижнем Новгороде. Таким образом, была заложена единая сеть поверочных учреждений.

Первым из них стала Санкт-Петербургская поверочная палатка торговых мер и весов, открытая 10 (23) сентября 1900 г. – ныне ФГУ “Центр испытаний и сертификации – С.-Петербург”. В том, что это событие произошло, была немалая заслуга самого Д.И. Менделеева. Именно ему принадлежала идея устроить первую в стране поверочную палатку при Императорском Русском техническом обществе, активным членом которого он являлся.

Первой палатке, находившейся под непосредственной опекой Главной палаты мер и весов России и лично Д.И. Менделеева, был придан особый статус. Именно здесь отрабатывались принципы и методы работы других поверочных учреждений, готовились поверители для всей России.

Заведующим палатки, по ходатайству Менделеева, был назначен Дмитрий Болеславович Шостакович – отец великого композитора Д.Д. Шостаковича [5].

С открытием в Петербурге поверочной палатки деятельность отделения клеймения мер и весов при Санкт-Петербургской городской управе прекратилась. Начинался новый этап в истории поверочного дела в России.

В следующем, 1901 г. было открыто еще 5 палаток, а к началу 1907 г. их стало уже 25. По проекту Д.И. Менделеева до 1912 г. предполагалось открыть на территории России 150 поверочных палаток в районах с развитым фабричным и кустарным производством мер и весов и 12 так называемых окружных лабораторий для проведения более сложных испытаний новейших средств измерений. Выполнить проект полностью помешала изменившаяся политическая и экономическая ситуация.

ОБ АВТОРЕ

ОКРЕПИЛОВ Владимир Валентинович Генеральный директор ФГУ “Центр испытаний и сертификации – С.-Петербург” (ФГУ “Тест – С.-Петербург”). Родился 23 февраля 1944 г. в Ленинграде. Окончил Ленинградский механический институт (Военмех). С 1965 г. работал на Ленинградском заводе радиотехнического оборудования слесарем, техником, инженером-технологом, старшим инженером-конструктором. С 1970-го по 1979 г. находился на общественной работе. С 1979 г. – главный инженер НПО “ВНИИМ им. Д.И. Менделеева”, с 1986 г. – директор Ленинградского центра стандартизации и метрологии Госстандарта СССР, с 1990 г. – генеральный директор “Тест – С.-Петербург”. Доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Член Президиума РАН, заместитель председателя Президиума Санкт-Петербургского Научного центра РАН. Член Экспертного совета ВАК Российской Федерации. Ректор негосударственного образовательного учреждения “Институт управления качеством”. Автор более 300 научных работ, в том числе более 20 монографий и учебников. Академик и президент Санкт-Петербургского отделения Академии проблем качества, вице-президент Метрологической академии РФ. Главный редактор журналов “Экономика Северо-Запада: проблемы и перспективы развития” и “Экономика городов и регионов”, член редколлегий журналов “Стандарты и качество”, “Экономика и управление”, “Методы оценки соответствия”. Награждён орденами “За заслуги перед Отечеством” IV степени, Дружбы народов, медалями и нагрудным знаком “За заслуги в стандартизации”. Удостоен ряда наград Русской Православной церкви. Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации. Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, премий Президента РФ, Правительства РФ и правительства Санкт-Петербурга в области образования. Женат, имеет двоих сыновей.

Первые годы деятельности палаток выявили и определённые организационные сложности. Например, невозможно было транспортировать громоздкие предметы или изымать даже на короткий срок единичные экземпляры некоторых мер и весов. Палатки вынуждены были посылать поверителей в разъезды.

Менделеева заботила также малая доходность петербургских поверочных палаток. В связи с этим он предложил оставить в Петербурге одну палатку, а вместо второй – устроить передвижную вагон-палатку для обслуживания отдалённых местностей.

Благодаря активной деятельности поверочных палаток, открываемых по всей стране, состояние измерительного хозяйства в России постепенно стало улучшаться. Торговцы и промышленники постепенно обзаводились законными мерами и весами. Количество мер и весов, поступавших на поверку, увеличивалось, а число забракованных – уменьшалось. С развитием поверочной деятельности возрос престиж специальности поверителя и увеличился приток кадров. Этому способствовала и разработанная Менделеевым программа теоретической и практической подготовки будущих поверителей, действовавшая с 1900 г.

Трудно оценить тот вклад, который внёс Д.И. Менделеев в развитие метрологии как науки и как деятельности, связанной с точными измерениями. Созданная под его руководством система научно-метрологических учреждений скоро заняла одно из ведущих мест в Европе. Главная палата мер и весов блестяще выполняла свои административные функции и была оснащена великолепным оборудованием для проведения научных исследований. Организованные Менделеевым поверочные палатки стали базой, на которой выросла мощная метрологическая служба России. Её главное звено сегодня – хорошо оснащённые, высокопрофессиональные центры стандартизации и метрологии (ЦСМ).

В настоящее время наша страна, обеспечивающая высокую достоверность результатов практически по всем видам измерений, входит в число крупнейших метрологических государств мира. Этот почётный статус, высокий уровень и прочность российской метрологической системы объясняется не только её востребованностью в жизни и экономике, но прочностью заложенного при её создании фундамента благодаря усилиям многих русских учёных и специалистов, в первую очередь Дмитрия Ивановича Менделеева.

Успешно продолжает свою работу и созданная Менделеевым первая Санкт-Петербургская поверочная палатка – ФГУ “Центр испытаний и сертификации – С.-Петербург”. Это один из крупнейших ЦСМ в России, в котором бережно сохраняются менделеевские принципы и традиции в работе. Мы постоянно расширяем область приложения точных измерений в самых различных отраслях науки, производства, социальной сферы. Одно из новых направлений, где сегодня востребованы знания и опыт наших специалистов – нанотехнологии.

Метрологи и стандартизаторы Центра активно включились в эту работу в рамках реализации Федеральной целевой программы “Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 гг.”. Но, решая даже самые актуальные на сегодняшний день задачи, мы не забываем историю нашей организации, изучаем её, ищем новые документы и материалы, уделяя особое внимание всему, что относится к жизни и деятельности Д.И. Менделеева. У нас издано несколько книг, посвящённых этому удивительному человеку, в музее истории организации открыта экспозиция, рассказывающая о метрологической деятельности великого учёного и гражданина России.

Литература

1. Менделеев Д.И. Сочинения. Т. 22. Метрологические работы. – Л.-М.: Наука, 1950. 2. 100 лет Государственной службы мер и весов СССР. – М.-Л.: Огиз, 1945. 3. Люди русской науки. Очерки о выдающихся деятелях естествознания и техники / Под ред. С.И. Вавилова. – М.-Л.: Гос. изд-во технотеоретической литературы, 1948. 4. Шостьин Н.А. Д.И. Менделеев и проблемы измерения. – М., 1947. 5. Окрепилов В.В. Менделеев и метрология. – СПб: Легаси, 2008.

 

Теги: Измерения и метрология
Начало активности (дата): 01.06.2009
Количество показов: 25330

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: