Cuda pomiarów
A pomiar czasu? Mogłoby się wydawać, że mając tak idealny wzorzec czasu, jaki daje pozorny ruch okresowy Słońca lub gwiazd oraz znane od kilku wieków równomiernie chodzące zegary wahadłowe, nie możemy wiele osiągnąć w tej dziedzinie. Jednak i tu dokonano w ostatnich dziesiątkach lat wielu ważnych udoskonaleń, usuwając niektóre źródła błędów a więc powiększając dokładność. Jednym z nich jest zastosowanie do wykonywania wahadeł inwaru (stopu żelaza z niklem), prawie niepodlegającego zmianom wymiarów przy zmianie temperatury, drugim — wynalezienie mechanizmu udzielającego wahadłu impulsów przy każdym wahnięciu w ściśle określonym momencie. Dzięki tym i innym udoskonaleniom dzienna zmienność chodu nowych zegarów może być ograniczona do 0,005 sek. Ale to jeszcze nie wszystko. Znaleziono nowe źródło drgań zapewniających wyższą stałość okresu niż najlepsze wahadło. Możliwości takie daje zjawisko piezoelektryczności, odkryte przez J. i P. Curie, a polegające na drganiach pręta kwarcowego umieszczonego w zmiennym polu elektrycznym wysokiej częstotliwości. Ze względu na trwałość tych drgań użyto ich początkowo do pomiarów częstotliwości, później jednak zastosowano je w zegarze kwarcowym do pomiarów czasu najwyższej dokładności. Drgania pręta kwarcowego wzbudzają prąd szybkozmienny, który po odpowiednim wzmocnieniu i redukcji częstotliwości, uruchamia równomiernie obracający się silnik; obroty jego są rejestrowane przez liczydło i są miarą czasu. Chód tego zegara jest tak niezmienny, że pozwolił stwierdzić drobną niejednostajność w ruchu obrotowym Ziemi dokoła jej osi.
O dokładności pomiaru temperatury mówi liczba 0,0001° C, osiągana przy posługiwaniu się termometrem rtęciowym w granicach wskazań od 0 do 50° C. Stosowane są też tzw. termometry oporowe, oparte na zjawisku, iż oporność elektryczna przewodnika wzrasta proporcjonalnie do temperatury, w której on się znajduje. Są używane też, szczególnie w metalurgii, termometry termoelektryczne, których działanie wykorzystuje znów inne zjawisko, mianowicie, iż ogrzanie miejsca złączenia dwóch drutów z różnych metali powoduje powstanie napięć elektrycznych, zależnych od temperatury złączenia. Za pomocą tych przyrządów możemy mierzyć temperatury tysiąca kilkuset stopni z dokładnością do 2°. Wspomnieć wreszcie należy o tzw. pirometrach optycznych, wykorzystujących zależności zachodzące w zjawiskach promieniowania. Te oraz inne, niewymienione tu sposoby, dają możność mierzenia temperatur w zakresie niemal od bezwzględnego zera (ok. – 273° C) do nieograniczonej górnej wartości.
Nie jest możliwe, aby w tym miejscu nawet w pobieżnym zarysie przedstawić dla najrozmaitszych innych jeszcze rodzajów pomiarów granice osiągalnej dokładności, zakres mierzenia i stosowane metody i przyrządy. Zwrócimy tylko uwagę na jeden szczegół. Obserwując dzieje cywilizacji, możemy zauważyć ścisły związek zachodzący pomiędzy postępami ogólno-technicznymi i postępami w dziedzinie mierzenia. Stwierdzimy, że istnieje niezamykający się łańcuch, którego ogniwa są na przemian wielkimi wynalazkami i odkryciami oraz udoskonalaniem pomiarów. Coraz większa dokładność pomiarów otwiera coraz nowe pola badaczom zjawisk fizycznych, daje jakby nowe zmysły, dostrzegające dotychczas niewidzialne światy, a znów rozwój nauki i techniki umożliwia znajdywanie nowych metod pomiarów, budowę nowych narzędzi mierniczych, eliminację źródeł błędów. Dowodem tego twierdzenia z ostatnich czasów mogą być liczne zastosowania radaru, które należy zawdzięczać między innymi właśnie możliwości dokładnych pomiarów; albo rozwój silników odrzutowych, do badania których, jak wskazuje rysunek, stosowana jest różnorodna aparatura pomiarowa; z drugiej strony np. wynalazek mikroskopu elektronowego, dającego olbrzymie powiększenia, przyczyni się niewątpliwie do dalszego postępu metrologii.
W tym ciągłym wyścigu budowa przyrządów mierniczych staje się coraz bardziej precyzyjna, a jednocześnie skomplikowana. Przyrządy są zaopatrywane w różne urządzenia, często dokonywujące automatycznej regulacji, kompensujące błędy, umożliwiające szybkie, wykonywanie pomiaru (ma to szczególne znaczenie przy pomiarach zjawisk krótkotrwałych lub szybkozmiennych); najnowszą jest tendencja do unikania błędów odczytywania wskazań przez zastosowanie do tego celu „sztucznego oka“ — komórki foto-elektrycznej., przekształcającej energię świetlną w elektryczną.
Czy istnieje kres możliwej dokładności? A jeżeli tak, to jak daleko od niego jesteśmy? Jak wskazuje doświadczenie, życie często prześciga nasze zdolności imaginacyjne, jeśli chodzi o ocenę możliwości ludzkich. Tyle razy byliśmy już świadkami, że pewne osiągnięcia były uważane przez jednych za kres w tej samej chwili, gdy inni sygnalizowali właśnie nowe zdobycze. Niedawno jeszcze mówiono, że naturalna granica pomiarów długości jest związana z tak zwanymi ruchami Browfta, tj. drobnymi ruchami cząstek stałych, zawieszonych w środowisku cieczy lub gazu, powstającymi wskutek nieustannego bombardowania tych cząstek przez molekuły płynu.
Dziś ta granica przesunęła się w sferę elektronów.