Нано микро мега. Нано технологии в медицине и в быту - HeSin

Д.т.н., академик РАЕН, А.И. ХЕСИН

Термин "нано-технологии" в 1974 году предложил японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Нанометр - одна миллиардная часть метра. Размер атома - несколько десятых нанометра Все предыдущие научно-технические революции сводились к тому, что человек все более умело копировал механизмы и материалы, созданные Природой. Прорыв в область нано-технологий - совсем другое дело. Впервые человек будет создавать новую материю, которая Природе была неизвестна и недоступна Фактически наука подошла к моделированию принципов построения живой материи, которая основана на самоорганизации и саморегуляции. Уже освоенный метод создания структур с помощью квантовых точек - это и есть самоорганизация. Переворот в цивилизации - создание бионических приборов.

Для понятия нано-технология, пожалуй, не существует исчерпывающего определения, но по аналогии с существующими ныне микро-технологиями следует, что нано-технологии - это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньшая длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Поэтому переход от "микро" к "нано" - это уже не количественный, а качественный переход - скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными атомами.

Международная система единиц (СИ) происхождение наименований приставок.

Первые приставки были введены в 1793-1795гг. при узаконении во Франции метрической системы мер. Было принято для кратных единиц наименования приставок брать из греческого языка, для дольных - из латинского. В те годы были приняты следующие приставки: кило... (от греч. chilioi - тысяча), гекто ... (от греч. hekaton - сто), дека... (от греч. deka - десять), деци ... (от лат. decem - десять), санти ... (от лат. centum - сто), милли ... (от лат. mille - тысяча). В последующие годы число кратных и дольных единиц увеличилось; наименования приставок для их обозначения заимствовались иногда и из других языков. Появились следующие приставки: мега... (от греч. megas - большой), гига ... (от греч. gigas, gigantos - великан), тера... (от греч. teras, teratos - огромный, чудовище), микро... (от греч. mikros - малый, маленький), нано... (от греч. nanos - карлик), пико... (от итал. piccolo - небольшой, мелкий), фемто... (от датск. femten - пятнадцать), атто ... (от датск. atten - восемнадцать). Последние две приставки пета... и экса... - были приняты в 1975г.: "пета" ... (от греч. peta - пять, что соответсвует пяти разрядам по 10 3), "экса" ... (от греч. hex - шесть, что соответсвует шести разрядам по 10 3). Зепто - (zepto - ) — дольная метрическая приставка, обозначающая 10 −21 . Йокто- (yocto - ) — дольная метрическая приставка, обозначающая 10 −24 . Для наглядности приведем таблицу:

Приставка	Обозначение приставки		Множитель	Натменование множителя
Приставка	русское	международное	Множитель	Натменование множителя
			10 18 =1000000000000000000	квинтиллион
			10 15 =1000000000000000	квадриллион
			10 12 =1000000000000	триллион
			10 9 =1000000000	миллиард





				одна десятая
				одна сотая
				одна тысячная
				одна миллионная
			10 -9 =0,000000001	одна миллиардная
			10 -12 =0,000000000001	одная триллионная
			10 -15 =0,000000000000001	одна квадриллионная
			10 -18 =0,000000000000000001	одна квинтиллионная

Когда речь идет о развитии нано-технологий, имеются в виду три направления:

изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;
разработка и изготовление нано-машин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу;
непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего.

В то же время, сейчас активно развиваются нано-технологические методы, позволяющие создавать активные элементы (транзисторы, диоды) размером с молекулу и формировать из них многослойные трехмерные схемы. Возможно, именно микроэлектроника будет первой отраслью, где "атомная сборка" будет осуществлена в промышленных масштабах.

Хотя сейчас в нашем распоряжении и имеются средства для манипуляций отдельными атомами, вряд ли их можно "напрямую" применять для того, чтобы собрать что-либо практически необходимое: уже хотя бы только из-за количества атомов, которые придется "монтировать".

Однако возможностей существующих технологий уже достаточно, чтобы соорудить из нескольких молекул некие простейшие механизмы, которые, руководствуясь управляющими сигналами извне (акустическими, электромагнитными и пр.), смогут манипулировать другими молекулами и создавать себе подобные устройства или более сложные механизмы.

Те, в свою очередь, смогут изготовить еще более сложные устройства и т.д. в конце концов этот экспоненциальный процесс приведет к созданию молекулярных роботов - механизмов, сравнимых по размерам с крупной молекулой и обладающих собственным встроенным компьютером.

(СИ), однако их использование не ограничено СИ, а многие из них восходят к моменту появления метрической системы (1790-е годы).

Требования к единицам величин, используемым в Российской Федерации , установлены Федеральным законом от 26 июня 2008 г. N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» . Закон в частности определяет, что наименования единиц величин, допускаемых к применению в РФ, их обозначения, правила написания, а также правила их применения устанавливаются Правительством РФ . В развитие данной нормы 31 октября 2009 года Правительство РФ приняло «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», в приложении N 5 к которому приведены десятичные множители, приставки и обозначения приставок для образования кратных и дольных единиц величин . В том же приложении приведены правила, касающиеся приставок и их обозначений. Кроме того, применение СИ в России регламентируется стандартом ГОСТ 8.417-2002 .

За исключением специально оговоренных случаев «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации» разрешает применение как русских, так и международных обозначений единиц, но запрещает, однако, их одновременное использование.

Приставки для кратных единиц

Кратные единицы - единицы, которые в целое число раз (10 в какой-либо степени) превышают основную единицу измерения некоторой физической величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие десятичные приставки для обозначений кратных единиц:

Десятичный множитель	Приставка		Обозначение		Пример
Десятичный множитель	русская	международная	русское	международное	Пример
10 1	дека	deca	да	da	дал - декалитр
10 2	гекто	hecto	г	h	гПа - гектопаскаль
10 3	кило	kilo	к	k	кН - килоньютон
10 6	мега	mega	М	M	МПа - мегапаскаль
10 9	гига	giga	Г	G	ГГц - гигагерц
10 12	тера	tera	Т	T	ТВ - теравольт
10 15	пета	peta	П	P	Пфлопс - петафлопс
10 18	экса	exa	Э	E	Эм - эксаметр
10 21	зетта	zetta	З	Z	ЗэВ - зеттаэлектронвольт
10 24	иотта	yotta	И	Y	Иг - иоттаграмм

Применение десятичных приставок к единицам количества информации

В Положении о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации, установлено, что наименование и обозначение единицы количества информации «байт» (1 байт = 8 бит) применяются с двоичными приставками «Кило», «Мега», «Гига», которые соответствуют множителям 2 10 , 2 20 и 2 30 (1 Кбайт = 1024 байт, 1 Мбайт = 1024 Кбайт, 1 Гбайт = 1024 Мбайт) .

Тем же Положением допускается применение и международного обозначения единицы информации с приставками «K» «M» «G» (KB, MB, GB, Kbyte, Mbyte, Gbyte).

В программировании и индустрии, связанной с компьютерами, те же приставки «кило», «мега», «гига», «тера» и т. д. в случае применения к величинам, кратным степеням двойки (напр., байт), могут означать как кратность 1000, так и 1024=2 10 . Какая именно система применяется, иногда ясно из контекста (напр., применительно к объёму оперативной памяти используется кратность 1024, а применительно к полному объёму дисковой памяти жёстких дисков - кратность 1000).

1 килобайт	= 1024 1	= 2 10	= 1024 байт
1 мегабайт	= 1024 2	= 2 20	= 1 048 576 байт
1 гигабайт	= 1024 3	= 2 30	= 1 073 741 824 байт
1 терабайт	= 1024 4	= 2 40	= 1 099 511 627 776 байт
1 петабайт	= 1024 5	= 2 50	= 1 125 899 906 842 624 байт
1 эксабайт	= 1024 6	= 2 60	= 1 152 921 504 606 846 976 байт
1 зеттабайт	= 1024 7	= 2 70	= 1 180 591 620 717 411 303 424 байт
1 иоттабайт	= 1024 8	= 2 80	= 1 208 925 819 614 629 174 706 176 байт

Во избежание путаницы в апреле 1999 года Международная электротехническая комиссия ввела новый стандарт по именованию двоичных чисел (см. Двоичные приставки).

Приставки для дольных единиц

Дольные единицы составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Десятичный множитель	Приставка		Обозначение		Пример
Десятичный множитель	русская	международная	русское	международное	Пример
10 −1	деци	deci	д	d	дм - дециметр
10 −2	санти	centi	с	c	см - сантиметр
10 −3	милли	milli	м	m	мH - миллиньютон
10 −6	микро	micro	мк		мкм - микрометр
10 −9	нано	nano	н	n	нм - нанометр
10 −12	пико	pico	п	p	пФ - пикофарад
10 −15	фемто	femto	ф	f	фл - фемтолитр
10 −18	атто	atto	а	a	ас - аттосекунда
10 −21	зепто	zepto	з	z	зКл - зептокулон
10 −24	иокто	yocto	и	y	иг - иоктограмм

Происхождение приставок

Приставки вводились в СИ постепенно . В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) приняла ряд наименований приставок и соответствующих символов для множителей в пределах от 10 −12 до 10 12 . Приставки для 10 −15 и 10 −18 были добавлены XII ГКМВ в 1964 г., а для 10 15 и 10 18 - XV ГКМВ в 1975 г. Последнее по времени дополнение списка приставок состоялось на XIX ГКМВ в 1991 г., когда были приняты приставки для множителей 10 −24 , 10 −21 , 10 21 и 10 24 .

Большинство приставок образовано от слов древнегреческого языка. Дека- от др.-греч. δέκα «десять», гекто- от др.-греч. ἑκατόν «сто», кило- от др.-греч. χίλιοι «тысяча», мега- от др.-греч. μέγας , то есть «большой», гига- - это др.-греч. γίγας - «гигантский», а тера- от др.-греч. τέρας , что означает «чудовище». Пета- (др.-греч. πέντε ) и экса- (др.-греч. ἕξ ) соответствуют пяти и шести разрядам по тысяче и переводятся, соответственно, как «пять» и «шесть». Дольные микро- (от др.-греч. μικρός ) и нано- (от др.-греч. νᾶνος ) переводятся как «малый» и «карлик». От одного слова др.-греч. ὀκτώ (októ ), означающего «восемь», образованы приставки иотта (1000 8) и иокто (1/1000 8).

Как «тысяча» переводится и приставка милли, восходящая к лат. mille . Латинские корни имеют также приставки санти - от centum («сто») и деци - от decimus («десятый»), зетта - от septem («семь»). Зепто («семь») происходит от лат. septem или от фр. sept .

Приставка атто образована от дат. atten («восемнадцать»). Фемто восходит к дат. и норв. femten или к др.-сканд. fimmtān и означает «пятнадцать».

Наименование приставки «пико» происходит от итал. piccolo - маленький

Кратные единицы - единицы, которые в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие десятичные приставки для обозначений кратных единиц:

Кратность	Приставка		Обозначение		Пример
Кратность	русская	международная	русское	международное	Пример
10 1	дека				дал - декалитр
10 2	гекто				гПа - гектопаскаль
10 3	кило				кН - килоньютон
10 6	мега				МПа - мегапаскаль
10 9	гига				ГГц - гигагерц
10 12	тера				ТВ - теравольт
10 15	пета				Пфлоп - петафлоп
10 18	экса				ЭБ - эксабайт
10 21	зетта				ЗэВ - зеттаэлектронвольт
10 24	йотта				ИБ - йоттабайт

Применение десятичных приставок к единицам измерения в двоичном счислении

Основная статья : Двоичные приставки

В программировании и индустрии, связанной с компьютерами, те же самые приставки кило-, мега-, гига-, тера- и т. д. в случае применения к величинам, кратным степеням двойки (напр., байт ), могут означать кратность не 1000, а 1024=2 10 . Какая именно система применяется, должно быть ясно из контекста (напр., применительно к объёму оперативной памяти используется кратность 1024, а применительно к объёму дисковой памяти введена производителями жёстких дисков - кратность 1000).

1 килобайт
1 мегабайт			1 048 576 байт
1 гигабайт			1 073 741 824 байт
1 терабайт			1 099 511 627 776 байт
1 петабайт			1 125 899 906 842 624 байт
1 эксабайт			1 152 921 504 606 846 976 байт
1 зеттабайт			1 180 591 620 717 411 303 424 байт
1 йоттабайт			1 208 925 819 614 629 174 706 176 байт

Приставки для дольных единиц

Дольные единицы , составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Дольность	Приставка		Обозначение		Пример
Дольность	русская	международная	русское	международное	Пример
10 −1	деци				дм - дециметр
10 −2	санти				см - сантиметр
10 −3	милли				мH - миллиньютон
10 −6	микро				мкм - микрометр, микрон
10 −9	нано				нм - нанометр
10 −12	пико				пФ - пикофарад
10 −15	фемто				фс - фемтосекунда
10 −18	атто				ас - аттосекунда
10 −21	зепто				зКл - зептокулон
10 −24	йокто				иг - йоктограмм

Происхождение приставок

Большинство приставок образовано от греч. слов. Дека происходит от слова deca или deka (δέκα) - «десять», гекто - от hekaton (ἑκατόν) - «сто», кило - от chiloi (χίλιοι) - «тысяча», мега - от megas (μέγας), то есть «большой», гига - это gigantos (γίγας) - «гигантский», а тера - от teratos (τέρας), что означает «чудовищный». Пета (πέντε) и экса (ἕξ) соответствуют пяти и шести разрядам по тысяче и переводятся, соответственно, как «пять» и «шесть». Дольные микро (от micros , μικρός) и нано (от nanos , νᾶνος) переводятся как «малый» и «карлик». От одного слова ὀκτώ (októ ), означающего «восемь», образованы приставки йотта (1000 8) и йокто (1/1000 8).

Как «тысяча» переводится и приставка милли, восходящая к лат. mille . Латинские корни имеют также приставки санти - от centum («сто») и деци - от decimus («десятый»), зетта - от septem («семь»). Зепто («семь») происходит от лат. слова septem или от фр. sept .

Приставка атто образована от дат. atten («восемнадцать»). Фемто восходит к дат. и норв. femten или к др.-нор. fimmtān и означает «пятнадцать».

Приставка пико происходит либо от фр. pico («клюв» или «маленькое количество»), либо от итал. piccolo , то есть «маленький».

Правила использования приставок

Приставки следует писать слитно с наименованием единицы или, соответственно, с её обозначением.

Использование двух или более приставок подряд (напр., микромиллифарад) не разрешается.

Обозначения кратных и дольных единиц исходной единицы, возведённой в степень, образуют добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы исходной единицы, причём показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с приставкой). Пример: 1 км² = (10³ м)² =10 6 м² (а не 10³ м²). Наименования таких единиц образуют, присоединяя приставку к наименованию исходной единицы: квадратный километр (а не кило-квадратный метр).

Если единица представляет собой произведение или отношение единиц, приставку, или её обозначение, присоединяют, как правило, к наименованию или обозначению первой единицы: кПа·с/м (килопаскаль-секунда на метр). Присоединять приставку ко второму множителю произведения или к знаменателю допускается лишь в обоснованных случаях.

Применимость приставок

В связи с тем, что наименование единицы массы в СИ - килограмм - содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы - грамм (0,001 кг).

Приставки ограниченно используются с единицами времени: кратные приставки вообще не сочетаются с ними - никто не использует «килосекунду», хотя это формально и не запрещено, правда, из этого правила есть исключение: в космологии используется единица «гигагод » (миллиард лет); дольные приставки присоединяются только к секунде (миллисекунда, микросекунда и т. д.). В соответствии с ГОСТ 8.417-2002 , наименование и обозначения следующих единиц СИ не допускается применять с приставками: минута, час, сутки (единицы времени), градус , минута , секунда (единицы плоского угла), астрономическая единица , диоптрия и атомная единица массы .

С метрами из кратных приставок на практике употребляют только кило-: вместо мегаметров (Мм), гигаметров (Гм) и т. д. пишут «тысячи километров», «миллионы километров» и т. д.; вместо квадратных мегаметров (Мм²) пишут «миллионы квадратных километров».

Ёмкость конденсаторов традиционно измеряют микрофарадами и пикофарадами, но не миллифарадами или нанофарадами [ источник не указан 221 день ] (пишут 60 000 пФ, а не 60 нФ; 2000 мкФ, а не 2 мФ). Однако в радиотехнике допускается использование единицы нанофарада.

Приставки, соответствующие показателям степени, не делящимся на 3 (гекто-, дека-, деци-, санти-), использовать не рекомендуется. Широко используются только сантиметр (являющийся основной единицей в системе СГС ) и децибел , в меньшей степени - дециметр и гектопаскаль (в метеорологических сводках ), а также гектар . В некоторых странах объём вина измеряют декалитрами.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 милли [м] = 1000 микро [мк]

Исходная величина

Преобразованная величина

без приставки йотта зетта экса пета тера гига мега кило гекто дека деци санти милли микро нано пико фемто атто зепто йокто

Логарифмические единицы

Метрическая система и Международная система единиц (СИ)

Введение

В этой статье мы поговорим о метрической системе и ее истории. Мы увидим как и почему она начиналась и как постепенно превратилась в то, что мы имеем сегодня. Мы также рассмотрим систему СИ, которая была разработана на основе метрической системы мер.

Для наших предков, которые жили в полном опасностей мире, возможность измерять различные величины в естественной среде обитания позволяла приблизиться к пониманию сущности явлений природы, познанию окружающей их среды и получению возможности хоть как-то влиять на то, что их окружало. Именно поэтому люди старались изобретать и улучшать различные системы измерений. На заре развития человечества иметь систему измерений было не менее важно, чем сейчас. Выполнять различные измерения необходимо было при постройке жилья, шитье одежды разных размеров, приготовлении пищи и, конечно, без измерения не могли обойтись торговля и обмен! Многие считают, что создание и принятие Международной системы единиц СИ является самым серьезным достижением не только науки и техники, но и вообще развития человечества.

Ранние системы измерений

В ранних системах мер и системах счисления люди использовали для измерения и сравнения традиционные объекты. Например, считается, что десятичная система появилась в связи с тем, что у нас по десять пальцев на руках и ногах. Наши руки всегда с нами - поэтому с древних времен люди использовали (да и сейчас используют) пальцы для счета. И все же мы не всегда использовали для счета систему с основанием 10, да и метрическая система является относительно новым изобретением. В каждом регионе появлялись свои системы единиц и, хотя у этих систем есть много общего, большинство систем все же настолько разные, что перевод единиц измерения из одной системы в другую всегда был проблемой. Эта проблема становилась все более серьезной по мере развития торговли между разными народами.

Точность первых систем мер и весов напрямую зависела от размеров предметов, которые окружали людей, разрабатывавших эти системы. Понятно, что измерения были неточными, так как «измерительные устройства» не имели точных размеров. Например, в качестве меры длины обычно использовались части тела; масса и объем измерялись с помощью объема и массы семян и других небольших предметов, размеры которых были более-менее одинаковы. Ниже мы подробнее рассмотрим такие единицы.

Меры длины

В Древнем Египте длина вначале измерялась просто локтями , а позже царскими локтями. Длина локтя определялась как отрезок от локтевого изгиба до конца вытянутого среднего пальца. Таким образом, царский локоть определялся как локоть царствующего фараона. Был создан образцовый локоть, который был доступен широкой публике, чтобы все могли изготовлять свои меры длины. Это, конечно, была произвольная единица, которая изменялась, когда новая царствующая особа занимала престол. В Древнем Вавилоне использовалась похожая система, но с небольшими отличиями.

Локоть делили на более мелкие единицы: ладонь , рука , зерец (фут), and теб (палец), которые были представлены соответственно шириной ладони, руки (с большим пальцем), ступни и пальца. В это же время решили договориться о том, сколько пальцев в ладони (4), в руке (5) и локте (28 в Египте и 30 в Вавилоне). Это было удобнее и точнее, чем каждый раз измерять соотношения.

Меры массы и веса

Меры веса также основывались на параметрах различных предметов. В качестве мер веса выступали семена, зерна, бобы и аналогичные предметы. Классическим примером единицы массы, которая используется до сих пор, является карат . Сейчас каратами измеряют массу драгоценных камней и жемчуга, а когда-то в качестве карата определили вес семян рожкового дерева, иначе называемого кэроб. Дерево культивируется в Средиземноморье, а семена его отличаются постоянством массы, поэтому их удобно было использовать в качестве меры веса и массы. В разных местах в качестве мелких единиц веса использовались разные семена, а бóльшие единицы обычно были кратны более мелким единицам. Археологи часто находят подобные большие меры веса, обычно изготовленные из камня. Они состояли из 60, 100 и иного количества мелких единиц. Поскольку единый стандарт по количеству мелких единиц, а также по их весу отсутствовал, это приводило к конфликтам, когда встречались продавцы и покупатели, которые жили в разных местах.

Меры объема

Первоначально объем также измеряли с помощью небольших предметов. Например, объем горшка или кувшина определяли, наполняя него доверху небольшими предметами относительно стандартного объема - вроде семян. Однако отсутствие стандартизации приводило к тем же проблемам при измерении объема, что и при измерении массы.

Эволюция различных систем мер

Древнегреческая система мер была основана на древнеегипетской и вавилонской, а римляне создавали свою систему на основе древнегреческой. Затем огнем и мечом и, конечно, в результате торговли эти системы распространялись по всей Европе. Следует отметить, что здесь мы говорим только о самых распространенных системах. А ведь было множество других систем мер и весов, потому что обмен и торговля были необходимы абсолютно всем. Если же в данной местности отсутствовала письменность или не было принято записывать результаты обмена, то мы можем только догадываться о том, как эти люди измеряли объем и вес.

Существует множество региональных вариантов систем мер и вес. Связано это с их независимым развитием и влиянием на них других систем в результате торговли и завоевания. Различные системы были не только в разных странах, но часто и в пределах одной страны, где в каждом торговом городе они были свои, потому что местные правители не желали унификации, чтобы сохранить свою власть. По мере развития путешествий, торговли, промышленности и науки многие страны стремились к унификации систем мер и весов, по крайней мере, на территориях своих стран.

Уже в XIII в., а возможно и ранее, ученые и философы обсуждали создание единой системы измерений. Однако только в после Французской революции и последующей колонизации различных регионов мира Францией и другими европейскими странами, в которых уже были свои системы мер и весов, была разработана новая система, принятая в большинстве стран мира. Этой новой системой была десятичная метрическая система . Она была основана на основании 10, то есть для любой физической величины в ней существовала одна основная единица, а все остальные единицы можно было образовывать стандартным образом с помощью десятичных приставок. Каждую такую дробную или кратную единицу можно было разделить на десять меньших единиц, а эти меньшие единицы, в свою очередь, можно было разделить на 10 еще меньших единиц и так далее.

Как мы знаем, большинство ранних систем измерения не было основано на основании 10. Удобство системы с основанием 10 заключается в том, что такое же основание имеет привычная нам система счисления, что позволяет быстро и удобно по простым и привычным правилам осуществлять перевод из меньших единиц в большие и наоборот. Многие ученые считают, что выбор десяти в качестве основания системы счисления произволен и связан только с тем, что у нас десять пальцев и если бы у нас было иное количество пальцев, то мы бы наверняка пользовались другой системой счисления.

Метрическая система

На заре развития метрической системы в качестве мер длины и веса использовались изготовленные человеком прототипы, как и в предыдущих системах. Метрическая система прошла эволюцию от системы, основанной на вещественных эталонах и зависимости от их точности к системе, основанной на естественных явлениях и фундаментальных физических постоянных. Например, единица времени секунда была определена вначале как часть тропического 1900 года. Недостатком такого определения была невозможность экспериментальной проверки этой константы в последующие годы. Поэтому секунду переопределили как определенное число периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния радиоактивного атома цезия-133, находящегося в покое при 0 K. Единица расстояния, метр, была связана с длиной волны линии спектра излучения изотопа криптона-86, однако позже метр был переопределен как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299 792 458 секунды.

На основе метрической системы была создана Международная система единиц (СИ). Следует отметить, что традиционно метрическая система включает единицы массы, длины и времени, однако в системе СИ количество базовых единиц расширено до семи. Мы обсудим их ниже.

Международная система единиц (СИ)

Международная система единиц (СИ) имеет семь основных единиц для измерения основных величин (массы, времени, длины, силы света, количества вещества, силы электрического тока, термодинамической температуры). Это килограмм (кг) для измерения массы, секунда (с) для измерения времени, метр (м) для измерения расстояния, кандела (кд) для измерения силы света, моль (сокращение моль) для измерения количества вещества, ампер (A) для измерения силы электрического тока, and кельвин (K) для измерения температуры.

В настоящее время только килограмм все еще имеет изготовленный человеком эталон, в то время как остальные единицы основаны на универсальных физических постоянных или на естественных явлениях. Это удобно, потому что физические постоянные или естественные явления, на которых основаны единицы измерения, легко проверить в любое время; к тому же нет опасности утраты или повреждения эталонов. Также нет необходимости в создании копий эталонов, чтобы обеспечить их доступность в разных точках планеты. Это позволяет избавиться от ошибок, связанных с точностью изготовления копий физических объектов, и, таким образом, обеспечивает бóльшую точность.

Десятичные приставки

Для формирования кратных и дольных единиц, отличающихся от базовых единиц системы СИ в определенное целое число раз, являющееся степенью десяти, в ней используются приставки, присоединяемые к названию базовой единицы. Ниже приводится список всех используемых в настоящее время приставок и десятичные множители, которые они обозначают:

Приставка	Символ	Численное значение; запятыми здесь разделяются группы разрядов, а десятичный разделитель - точка.	Экспоненциальная запись
йотта	Й	1 000 000 000 000 000 000 000 000	10 24
зетта	З	1 000 000 000 000 000 000 000	10 21
экса	Э	1 000 000 000 000 000 000	10 18
пета	П	1 000 000 000 000 000	10 15
тера	Т	1 000 000 000 000	10 12
гига	Г	1 000 000 000	10 9
мега	М	1 000 000	10 6
кило	к	1 000	10 3
гекто	г	100	10 2
дека	да	10	10 1
без приставки		1	10 0
деци	д	0,1	10 -1
санти	с	0,01	10 -2
милли	м	0,001	10 -3
микро	мк	0,000001	10 -6
нано	н	0,000000001	10 -9
пико	п	0,000000000001	10 -12
фемто	ф	0,000000000000001	10 -15
атто	а	0,000000000000000001	10 -18
зепто	з	0,000000000000000000001	10 -21
йокто	и	0,000000000000000000000001	10 -24

Например, 5 гигаметров равно 5 000 000 000 метров, в то время как 3 микроканделы равны 0,000003 канделы. Интересно отметить, что, несмотря на наличие приставки в единице килограмм, она является базовой единицей СИ. Поэтому указанные выше приставки применяются с граммом, как будто он является базовой единицей.

На момент написания этой статьи остались только три страны, которые не приняли систему СИ: США, Либерия и Мьянма. В Канаде и Великобритании традиционные единицы все еще широко используются, несмотря на то, что система СИ в этих странах является официальной системой единиц. Достаточно зайти в магазин и увидеть ценники за фунт товара (так ведь дешевле получается!), или попытаться купить стройматериалы, измеряемые в метрах и килограммах. Не выйдет! Не говоря уже об упаковке товаров, где все подписано в граммах, килограммах и литрах, но не в целых, а переведенных из фунтов, унций, пинт и кварт. Место для молока в холодильниках тоже рассчитывается на полгаллона или галлон, а не на литровую молочную упаковку.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Расчеты для перевода единиц в конвертере «Конвертер десятичных приставок » выполняются с помощью функций unitconversion.org .

1 кило [к] = 0,001 мега [М]