Mérés (fizika)
Mérés- egy (mért) mennyiség és egy másik homogén mennyiség arányának meghatározására szolgáló műveletek sorozata, egységnek vesszük, műszaki eszközben (mérőeszközben) tárolva. Az így kapott értéket a mért mennyiség számértékének, a számértéket a használt mértékegység megjelölésével együtt a fizikai mennyiség értékének nevezzük. A fizikai mennyiség empirikus mérése különféle mérőműszerekkel történik - mérőeszközök, mérőműszerek, mérőátalakítók, rendszerek, berendezések stb. A fizikai mennyiség mérése több szakaszból áll: 1) a mért mennyiség összehasonlítása egy mértékegységgel; 2) átalakítás kényelmesen használható formává ( különböző módokon jelzés).
A mérési pontosság jellemzője a hibája.Példák a mérésekre
Azokban az esetekben, amikor lehetetlen mérést végezni (egy mennyiség nincs fizikaiként kiemelve, és ennek a mennyiségnek a mértékegysége nincs meghatározva), az ilyen mennyiségeket feltételes skálák szerint értékelik, pl. A földrengések intenzitásának Richter-skála, a Mohs-skála - az ásványok keménységi skálája
A tudományt, amelynek tárgya a mérés minden vonatkozása, metrológiának nevezzük.
Műszaki és metrológiai mérések
Determinisztikus és véletlenszerű
Statikus és dinamikus
Egyetlen és többszörös
Wikimédia Alapítvány. 2010 .
Dimenzió: Matematikában (és elméleti fizikában is): Egy tér méreteinek száma határozza meg a méretét. Mérje meg egy pont vagy pontesemény bármely koordinátáját. Fizikában: Fizikai értékének mérési (fizika) meghatározása ... ... Wikipédia
Valós objektumok tulajdonságainak ábrázolása formában numerikus érték, az egyik legfontosabb módszer empirikus tudás. A legáltalánosabb esetben értéknek nevezzük mindazt, ami több vagy kevesebb lehet, ami egy tárgyban rejlő lehet több vagy ... ... Filozófiai Enciklopédia
Tartalom 1 Elkészítési módszerek 1.1 Folyadékok elpárologtatása ... Wikipédia
Példák különféle fizikai jelenségek Fizika (más görög φύσις ... Wikipédia
Ennek a kifejezésnek más jelentései is vannak, lásd Dimenzió (jelentések). Kvantummechanika ... Wikipédia
A nagyon nagy nyomások anyagra gyakorolt hatásának vizsgálata, valamint az ilyen nyomások megszerzésére és mérésére szolgáló módszerek kidolgozása. A fizika fejlődésének története magas nyomások a tudomány szokatlanul gyors fejlődésének csodálatos példája, ... Collier Encyclopedia
A gyenge mérések olyan kvantummechanikai mérések, ahol a mért rendszer gyengén van csatlakoztatva a mérőeszközhöz. Gyenge mérés után a mérőeszköz mutatója eltolódik az úgynevezett "gyenge értékkel". A ... Wikipédiában
Neutronfizika a fizika ága elemi részecskék foglalkozik a neutronok, tulajdonságaik és szerkezetük (élettartam, mágneses momentum stb.), előállítási módok, valamint alkalmazott és tudományos alkalmazási lehetőségeinek vizsgálatával ... ... Wikipédia
A kibernetikai fizika a kibernetika és a fizika metszéspontjában álló tudományterület, amely fizikai rendszereket vizsgál kibernetikai módszerekkel. A kibernetikai módszerek alatt vezérlési problémák megoldására, változók és paraméterek becslésére szolgáló módszereket értünk ... ... Wikipédia
Ennek a kifejezésnek más jelentése is van, lásd: Kezelő. Kvantummechanika ... Wikipédia
A mérések szerepe és jelentősége a tudományban és a technikában. Az elektromos mérőberendezések fejlesztésének kilátásai
A mérések a természet, jelenségei és törvényei megértésének egyik fő eszköze.
Az elektromos mérések különösen fontos szerepet töltenek be, hiszen az elméleti és alkalmazott elektrotechnika különféle, az érzékszervekkel közvetlenül nem észlelhető elektromos és mágneses mennyiségekkel, jelenségekkel foglalkozik. Ezért ezen mennyiségek jelenlétének kimutatása, mennyiségi meghatározása, valamint elektromos és mágneses jelenségek vizsgálata csak elektro segítségével lehetséges. mérőműszerek.
A méréstechnika rohamosan fejlődő területe az elektromos mennyiségek mérése elektromos eszközökkel és módszerekkel. Ennek oka az elektromos mérési módszerek és műszerek folyamatos mérésének és eredményeinek távolról történő rögzítésének lehetősége, nagy pontossága, érzékenysége és egyéb pozitív tulajdonságai. NÁL NÉL modern termelés a technológiai folyamatoknak való megfelelést és az irányítás automatizálását méréstechnika és ehhez szorosan kapcsolódó automatizálás biztosítja.
Így az elektromos mérések bármilyen racionális kezelést biztosítanak technológiai folyamatok, az elektromos berendezések, stb. zavartalan működését, és ennek következtében javítja a vállalkozás műszaki és gazdasági teljesítményét.
Rajzolja fel a katódsugároszcilloszkóp blokkdiagramját, és írja le fő összetevőinek rendeltetését!
A katódsugaras oszcilloszkóp függőleges eltérítési csatornája úgy van kialakítva, hogy a bemeneti feszültséget a függőleges terelőlemezekre továbbítsa. Tartalmaz egy csillapítót, amely biztosítja a bemeneti jel csillapítását a kívánt méretű kép eléréséhez a képernyőn, egy késleltető vonalat és egy erősítőt. Az erősítő kimenetéről a jel a függőleges terelőlemezekre jut.
|
Rizs. 1 Katódsugaras oszcilloszkóp szerkezeti diagramja
A vízszintes eltérítési csatorna (sweep csatorna) feszültséget állít elő és továbbít a vízszintes terelőlemezekre, aminek következtében a sugár az idővel arányosan vízszintesen mozog.
A képet katódsugárcsővel alakítjuk ki, elektrosztatikus sugáreltérítést alkalmazva. Ebben egy elektronikus kivetítő segítségével vékony sugár formájában elektronáram jön létre, amely a képernyő belső felületén lévő fényporhoz érve izzást okoz. A sugár függőleges és vízszintes eltérítését két pár lemez segítségével hajtják végre, amelyekre terelőfeszültséget kapcsolnak. A vizsgált feszültség az idő függvénye, ezért annak megfigyeléséhez szükséges, hogy a nyaláb időarányosan vízszintes irányban mozogjon a sugár mentén, függőleges mozgását pedig a vizsgált bemeneti feszültség határozza meg. A sugár vízszintes mozgatásához fűrészfogú feszültséget kapcsolunk a vízszintes terelőlemezekre, ami biztosítja, hogy a nyaláb állandó sebességgel balról jobbra mozogjon, gyorsan visszatérjen a képernyő elejére, majd balról ismét állandó sebességgel mozogjon. jobbra. A vizsgált feszültség a függőleges terelőlemezekre kerül, ennek eredményeként a nyaláb pillanatnyi helyzete egyértelműen megfelel a vizsgált jel értékének egy adott időpillanatban.
Az oszcilloszkópnak két csatornája van - egy függőleges (Y) és egy vízszintes (X) eltérítési csatorna. A függőleges eltérítési csatorna úgy van kialakítva, hogy a bemeneti feszültséget továbbítsa a függőleges terelőlemezekhez. Tartalmaz egy csillapítót, amely biztosítja a bemeneti jel csillapítását a kívánt méretű kép eléréséhez a képernyőn, egy késleltető vonalat és egy erősítőt. Az erősítő kimenetéről a jel a függőleges terelőlemezekre jut. A vízszintes eltérítési csatorna (sweep channel) olyan feszültség létrehozására és a vízszintes terelőlemezekre történő átvitelére szolgál, amely a nyaláb idővel arányos vízszintes elmozdulását okozza.
Az oszcilloszkópok többféle sweep-et használnak, amelyek fő részét fűrészfog-feszültség segítségével alakítják ki. Annak érdekében, hogy a pásztázási vonal ne villogjon a megfigyelés során, az emberi látás tehetetlenségi képessége miatt a nyalábnak másodpercenként legalább 25 ... 30-szor ugyanazt a pályát kell megrajzolnia.
Adjon meg egy diagramot, és írja le, hogyan határozzák meg a kábelszigetelés hibájának helyét a Murray hurok módszerrel
Kábelszál hurok módszer - A Murray módszer egyetlen hídáramkör használata.
A lakóépület és a páncél vagy a föld közötti meghibásodás helyének meghatározása b-b végződik A jó és sérült kábelerek rövidre zártak. A másik két véghez a-a´ R és r A ellenállásdobozok és egy galvanométer csatlakozik. A terminál, amelybe az ellenállástárak vannak csatlakoztatva, egy cellás akkumulátoron keresztül csatlakozik a testhez.
Rizs. 1 A kábelmag hurok módszer vázlata - Murray módszer
Ennek eredményeként van egy hídsémánk, amelynek egyensúlyát a következő feltétel határozza meg:
Az r x meghatározása után, ismerve a kábelmagok anyagának ρ fajlagos ellenállását és azok S keresztmetszetét, az a´ kábel vége és a szigetelés sérülésének helye közötti távolságot az l x \u003d r x S / ρ képlet határozza meg. .
Az r x és r kábelmagok állandó keresztmetszetével helyettesítheti őket a következő kifejezéssel:
honnan van meghatározva a sérülési pont távolsága
A mérési eredmény ellenőrzéséhez egy második hasonló mérést végzünk az a és a' kábelvégek megváltoztatásával. Ebben az esetben a sérülés helyétől való távolságot a következő képlet határozza meg:
ahol R' és r' A a hídkarok ellenállási értékei a második mérés során. A mérési eredmények helyességét az l x + l y =2l egyenlőség igazolja
Határozza meg az ellenálláson lévő feszültséget és a legnagyobb lehetséges relatív hibát annak meghatározásához, ha a hálózati kapcsokon a feszültség 220 V, valamint az ellenálláson lévő feszültséget R 1 = 180 V. A méréshez 1,0 pontossági osztályú voltmérőket használnak 250 V-on
Az elektrotechnikából tudjuk:
U 2 \u003d U - U 1 \u003d 220 - 180 \u003d 40 V
Maximális lehetséges relatív hiba
ahol az eszköz relatív hibája, esetünkben az 1,0 = 1,0% pontossági osztályra;
U n - a voltmérő névleges feszültsége;
U - voltmérő leolvasás.
Válasz: U 2 \u003d 40 V,.
Ellenállássönt nélküli mérőműszerR A\u003d 28 Ohm skálája 50 osztás, az osztás ára 0,01 A / oszt. Határozza meg ennek az eszköznek az osztásértékét és a mért áram határértékét, ha ellenállásos sönt csatlakoztat RW= 0,02 ohm.
Keressük meg a "p" tolatási tényezőt
ahol r És - az eszköz ellenállása; r W - sönt ellenállás.
Keressük meg a készülék által mért áram határértékét
ahol W a műszerosztások száma; N - osztás ára
Keressük meg a készülék által mért áram határértékét a sönt csatlakoztatásakor
ahol I max a készülék által mért áram határértéke;
p - sönt szorzó
Keressük meg az eszköz osztásértékét a sönt csatlakoztatásakor
ahol I′ max a sönttel ellátott készülék által mért áram határértéke; W - műszerosztások száma
Válasz: A, A / div.
A mérőtáblán ez áll: 220V, 5A, 1kWh - 2000 lemezfordulat. Számítsa ki a mérő névleges állandóját, a tényleges állandót, a relatív hibát, a korrekciós tényezőt, ha a mérő állandó feszültség-ellenőrzésekor U= 220 V és állandó áramén= 5 A lemez készültN= 37 fordulat 60 s alatt.
Határozzuk meg a számláló névleges állandóját
ahol W n a névleges energiamennyiség, amelyet a mérő mér a lemez N n fordulatára
Határozzuk meg a számláló valós állandóját
ahol W a mérőműszer ellenőrzésekor a tárcsa N fordulatára jutó rögzített energia becsült mennyisége, ahol: W = U ∙ I ∙ t (U egy állandó feszültség, amelyet időben táplálnak - t állandó áramértékkel - I).
Határozzuk meg a számláló relatív hibáját
ahol k n - a számláló névleges állandója; k a vizsgálat során meghatározott tényleges számlálóállandó.
A korrekciós tényező egyenlő lesz
Válasz: Wh/rev, Wh/rev,
Az ampermérő névleges árama 5A, pontossági osztálya 1,5. Határozza meg a lehető legnagyobb abszolút hibát!
A lehetséges legnagyobb abszolút hiba:
ahol γ d az ampermérő relatív hibája, esetünkben 1,5 pontossági osztály esetén γ d = 1,5%; I n - az ampermérő névleges árama.
Irodalom
Abszolút rendszer fizikai mennyiségek mérésére
Az elmúlt két évszázadban a tudományban a tudományágak gyors differenciálódása ment végbe. A fizikában a Newton-féle klasszikus dinamikán kívül az elektrodinamika, az aerodinamika, a hidrodinamika, a termodinamika, a fizika különféle aggregált állapotok, speciális és általános relativitáselmélet, kvantummechanika és még sok más. Volt egy szűk specializáció. A fizikusok már nem értik egymást. A szuperhúrelméletet például csak néhány száz ember érti szerte a világon. A szuperhúrelmélet professzionális megértéséhez csak a szuperhúrelmélettel kell foglalkozni, a többire egyszerűen nincs elég idő.
De nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy az ilyen különböző tudományágak ugyanazt a fizikai valóságot – az anyagot – tanulmányozzák. A tudomány és különösen a fizika közel került ahhoz a ponthoz, hogy a további fejlődés csak a különböző tudományterületek integrálásával (szintézisével) lehetséges. A fizikai mennyiségek mérésére szolgáló abszolút rendszer az első lépés ebbe az irányba.
Ellentétben a nemzetközi SI mértékegységrendszerrel, amely 7 alap- és 2 további mértékegységet tartalmaz, az abszolút mértékegységrendszer egy egységet - a mérőt - használ (lásd a táblázatot). Az abszolút mérési rendszer méreteire való áttérés a szabályok szerint történik:
Ahol: L, T és M a hossz, az idő és a tömeg méretei az SI rendszerben.
Az (1.1) és (1.2) transzformációk fizikai lényege, hogy (1.1) a tér és idő dialektikus egységét tükrözi, az (1.2)-ből pedig az következik, hogy a tömeg négyzetméterben mérhető. Igaz, a /> in (1.2) nem a háromdimenziós terünk négyzetmétere, hanem a kétdimenziós tér négyzetmétere. A kétdimenziós teret háromdimenziós térből kapjuk, ha a háromdimenziós teret a fénysebességhez közeli sebességre gyorsítjuk. A speciális relativitáselmélet szerint összehúzódás miatt lineáris méretek a mozgás irányában a kocka síkká változik.
Az összes többi fizikai mennyiség méreteit az úgynevezett "pi-tétel" alapján állapítják meg, amely kimondja, hogy a fizikai mennyiségek közötti bármilyen igaz kapcsolat egy állandó dimenzió nélküli tényezőig megfelel valamilyen fizikai törvénynek.
Bármely fizikai mennyiség új dimenziójának bevezetéséhez a következőket kell tennie:
Keress egy ezt az értéket tartalmazó képletet, amelyben az összes többi mennyiség mérete ismert;
Algebrai módon keressen kifejezést erre a mennyiségre a képletből;
Helyettesítse be a fizikai mennyiségek ismert méreteit a kapott kifejezésbe;
Végezze el a szükséges algebrai műveleteket a méreteken;
Fogadja el az eredményt kívánt méretként.
A "Pi-tétel" nemcsak a fizikai mennyiségek dimenzióinak megállapítását teszi lehetővé, hanem fizikai törvények levezetését is. Vegyük például egy közeg gravitációs instabilitásának problémáját.
Ismeretes, hogy amint egy hangzavar hullámhossza egy bizonyos kritikus értéknél nagyobb, a rugalmas erők (gáznyomás) nem képesek visszaállítani a közeg részecskéit az eredeti állapotukba. Szükséges a fizikai mennyiségek közötti kapcsolat megállapítása.
Fizikai mennyiségeink vannak:
/> - azon töredékek hossza, amelyekre egy homogén, végtelenül kiterjedt közeg felbomlik;
/> - közepes sűrűségű;
A a hang sebessége a közegben;
G - gravitációs állandó.
Az SI-rendszerben a fizikai mennyiségek mérete:
/>~L; />~ />; a~/>; G ~ />
A />/>, /> és /> elemekből dimenzió nélküli komplexumot állítunk össze:
ahol: /> és /> ismeretlen kitevők.
Ilyen módon:
Mivel П definíció szerint dimenzió nélküli mennyiség, egy egyenletrendszert kapunk:
A rendszer megoldása a következő lesz:
Következésképpen,
Hol találjuk:
Az (1.3) képlet leírja a jól ismert Jeans-kritériumot egy állandó dimenzió nélküli tényezőig. A pontos képletben />.
Az (1.3) képlet kielégíti a fizikai mennyiségek mérésére szolgáló abszolút rendszer méreteit. Valójában az (1.3)-ban szereplő fizikai mennyiségek méretei a következők:
/>~ />; />~ />; />~ />; />~ />
Az abszolút rendszer méreteit (1.3) behelyettesítve kapjuk:
A fizikai mennyiségek mérésére szolgáló abszolút rendszer elemzése azt mutatja, hogy a mechanikai erő, a Planck-állandó, az elektromos feszültség és az entrópia mérete megegyezik: />. Ez azt jelenti, hogy a mechanika, a kvantummechanika, az elektrodinamika és a termodinamika törvényei változatlanok.
Például Newton második törvényének és Ohm törvényének egy elektromos áramkör szakaszára ugyanaz a formális jelölése:
/>~ />(1.4)
/>~ />(1.5)
Nál nél nagy sebességek A mozgás Newton második törvényében (1.4) a speciális relativitáselmélet változó dimenzió nélküli szorzóját vezeti be:
Ha ugyanezt a tényezőt bevezetjük Ohm törvényébe (1.5), akkor a következőt kapjuk:
Az (1.6) szerint Ohm törvénye megengedi a szupravezetés megjelenését, mivel /> at alacsony hőmérsékletek nullához közeli értéket vehet fel. Ha a fizika kezdettől fogva abszolút rendszert használt a fizikai mennyiségek mérésére, akkor a szupravezetés jelenségét először elméletileg jósolták volna meg, és csak azután fedezték volna fel kísérletileg, és nem fordítva.
Sokat beszélnek az univerzum felgyorsult tágulásáról. A modern technikai eszközökkel nem lehet mérni a tágulási gyorsulást. A probléma megoldására alkalmazzunk egy abszolút rendszert a fizikai mennyiségek mérésére.
OLDALTÖRÉS--
Teljesen természetes az a feltételezés, hogy az Univerzum tágulásának gyorsulása /> függ az űrobjektumok távolságától /> és az Univerzum tágulási sebességétől />. A feladat fenti módszerrel történő megoldása a következő képletet adja:
Elemzés fizikai érzék Az (1.7) képlet túlmutat a tárgyalt probléma keretein. Mondjuk ezt a pontos képletben />.
A fizikai törvények változatlansága sok fizikai fogalom fizikai lényegének tisztázását teszi lehetővé. Ezen „sötét” fogalmak egyike az entrópia fogalma. A termodinamikában a mechanikai gyorsulás />~/> az entrópia tömegsűrűségének felel meg
ahol: S – entrópia;
m a rendszer tömege.
Az így kapott kifejezés azt jelzi, hogy a jelenlegi tévhittel ellentétben az entrópia nem csak számítható, hanem mérhető is. Vegyünk például egy fémet spirálrugós, amely atomok mechanikai rendszerének tekinthető kristályrács fém. Ha összenyomja a rugót, akkor a kristályrács deformálódik, és mindig mérhető rugalmas erőket hoz létre. A rugó rugalmas ereje ugyanolyan mechanikai entrópia lesz. Ha az entrópiát elosztjuk a rugó tömegével, akkor megkapjuk a rugó entrópiájának tömegsűrűségét, mint a kristályrács atomrendszerét.
A gravitációs rendszer egyik elemeként egy rugó is ábrázolható, melynek második eleme a Földünk. Egy ilyen rendszer gravitációs entrópiája lesz a vonzás ereje, amely többféleképpen is mérhető. A vonzási erőt elosztva a rugó tömegével, megkapjuk a gravitációs entrópia sűrűségét. A gravitációs entrópia sűrűsége a szabadesési gyorsulás.
Végül, az abszolút mérési rendszerben a fizikai mennyiségek dimenzióival összhangban a gáz entrópiája az az erő, amellyel a gáz a bezárt edény falait nyomja. A fajlagos gázentrópia egyszerűen a gáz nyomása.
Az elemi részecskék belső szerkezetéről fontos információk nyerhetők az elektrodinamika és az aerohidrodinamika törvényeinek invarianciája alapján, a termodinamika és az információelmélet törvényeinek változatlansága pedig lehetővé teszi az információelméleti egyenletek fizikai tartalommal való kitöltését. .
A fizikai mennyiségek abszolút mérési rendszere megcáfolja a Coulomb-törvény és a törvény változatlanságáról elterjedt tévhitet. gravitáció. A tömeg mérete /> ~ /> nem esik egybe a q ~ /> elektromos töltés dimenziójával, ezért az univerzális vonzás törvénye két gömb, vagyis anyagi pont kölcsönhatását írja le, a Coulomb törvény pedig két vezeték árammal, vagy körökkel.
A fizikai mennyiségek mérésére szolgáló abszolút rendszer segítségével tisztán formálisan levezethetjük a híres Einstein-képletet:
/>~ />(1.8)
A speciális relativitáselmélet és a kvantum elmélet nincs áthidalhatatlan szakadék. A Planck-képlet tisztán formálisan is megszerezhető:
A mechanika, az elektrodinamika, a termodinamika és a kvantummechanika törvényeinek változatlanságát tovább demonstrálhatjuk, de a figyelembe vett példák elegendőek ahhoz, hogy megértsük, hogy minden fizikai törvény a tér-idő átalakulások néhány általános törvényének speciális esete. Akit érdekelnek ezek a törvények, az a szerző "A többdimenziós terek elmélete" című könyvében találja meg őket. - M .: Kom Book, 2007.
Átmenet a nemzetközi rendszer (SI) dimenzióiról a fizikai mennyiségek mérési abszolút rendszerének (AS) dimenzióira
1. Alapegységek
Fizikai mennyiség neve
Dimenzió a rendszerben
Fizikai mennyiség neve
Kilogramm
Az elektromos áram erőssége
Termodinamikai hőmérséklet
Anyagmennyiség
A fény ereje
2. További egységek
lapos sarok
Tömör szög
Szteradián
3. Származtatott egységek
3.1 Tér-idő mértékegységek
Négyzetméter
Sebesség
Folytatás
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Amper négyzetméterenként
Elektromos töltés
Elektromos töltéssűrűség lineáris
medál méterenként
Felületi elektromos töltéssűrűség
Medál négyzetméterenként
Magnetomotoros erő
Mágneses térerősség
Amper méterenként
Induktivitás
Mágneses állandó
Henry méterenként
Az elektromos áram mágneses nyomatéka
Amper - négyzetméter
Mágnesezés
Amper méterenként
Idegenkedés
Amper a weberen
3.5 Energiafotometria
Fény áramlás
könnyűség
sugárzási fluxus
Energia megvilágítás és fényerő
Watt négyzetméterenként
Energia Fényesség
Watt per szteradián négyzetméter
Az energia fényesség spektrális sűrűsége:
Hullámhossz szerint
Gyakoriság szerint
Watt per m3
Amikor az asztalomnál írok szöveget, felnyúlhatok, hogy felkapcsoljam a lámpát, vagy lefelé, hogy kinyithassam az íróasztal fiókját, és vegyek egy tollat. Kezemet előre nyújtva megérintek egy kicsi és furcsa külsejű figurát, amit a nővérem kapott szerencsés ajándékként. Hátranyúlva tapsolhatok fekete macska mögém lopakodva. A jobb oldalon a cikkhez való kutatás során készített jegyzetek, bal oldalon egy csomó elvégzendő dolog található (számlák és levelezés). Fel, le, előre, hátra, jobbra, balra – irányítom magam a személyes teremben háromdimenziós tér. Ennek a világnak a láthatatlan tengelyeit az irodám téglalap alakú szerkezete kényszeríti rám, amelyet a nyugati építészet nagy részéhez hasonlóan három derékszög együttesen határoz meg.
Építészetünk, oktatásunk és szókincsünk a tér háromdimenziós voltáról tájékoztat bennünket. Oxford szótár az angol nyelvből tehát tér: „egy folytonos terület vagy tér, szabad, hozzáférhető vagy semmi által nem foglalt. A magasság, mélység és szélesség méretei, amelyeken belül minden létezik és mozog.” [ Ozsegov szótárát hasonló módon: „Kiterjesztés, látható korlátok által nem korlátozott hely. A szakadék valami között, a hely, ahol valami. illik." / kb. ford.]. A 18. században amellett érvelt, hogy a háromdimenziós euklideszi tér eleve szükségszerűség, és nekünk, akiknek elegünk van a számítógéppel generált képekből és videojátékokból, folyamatosan eszünkbe jut ez az ábrázolás, egy látszólag axiomatikus téglalap alakú koordinátarendszer formájában. A 21. század szemszögéből ez szinte magától értetődőnek tűnik.
Márpedig az az elképzelés, hogy valamilyen matematikai szerkezettel leírt térben éljünk, radikális újítás. nyugati kultúra ami szükségessé tette a valóság természetére vonatkozó ősi hiedelmek cáfolatát. Bár a modern tudomány születését gyakran a természet gépies leírására való átmenetként írják le, ennek talán fontosabb – és minden bizonnyal maradandóbb – aspektusa a tér mint geometrikus konstrukció fogalmára való áttérés volt.
A múlt században a tér geometriájának leírása az elméleti fizika egyik fő projektjévé vált, amelyben a szakértők Albert Einstein óta megpróbálták a természet összes alapvető kölcsönhatását a tér alakjának melléktermékeiként leírni. Bár helyi szinten megtanítottak minket a térre háromdimenziósnak tekinteni, általános elmélet A relativitáselmélet egy négydimenziós univerzumot ír le, a húrelmélet pedig tíz dimenzióról beszél – vagy körülbelül 11-ről, ha ennek kiterjesztett változatát, az M-elméletet vesszük alapul. Ennek az elméletnek vannak 26 dimenziós változatai, és a közelmúltban a matematikusok lelkesen elfogadták a 24 dimenzió leírását. De mik is ezek a "dimenziók"? És mit jelent tíz dimenzió jelenléte a térben?
A tér modern matematikai megértéséhez először is úgy kell tekinteni, mint egy olyan színtérre, amelyet az anyag elfoglalhat. A teret legalább valami kiterjesztett dolognak kell tekinteni. Egy ilyen elképzelés, bármilyen nyilvánvaló is számunkra, eretneknek tűnhet, akinek a fizikai világ ábrázolásáról alkotott elképzelései uralták a nyugati gondolkodást a késő ókorban és a középkorban.
Szigorúan véve az arisztotelészi fizika nem a térelméletet, hanem csak a hely fogalmát foglalta magában. Vegyünk egy csésze teát az asztalon. Arisztotelész számára a poharat levegő vette körül, ami önmagában is egy bizonyos anyagot képviselt. A világról alkotott képében nem létezett olyan, hogy üres tér - csak határok voltak az anyagok között - csésze és levegő. Vagy asztalt. Arisztotelész számára a tér, ha így akarod nevezni, csak egy végtelenül vékony vonal volt a csésze és környezete között. A kiterjedt tér alapja nem valami olyan volt, amelyen belül lehetne valami más.
Matematikai szempontból a "dimenzió" csak egy újabb koordinátatengely, egy másik szabadsági fok, szimbolikus fogalommá válik, nem feltétlenül kapcsolódik az anyagi világhoz. Az 1860-as években a logikai úttörő, Augustus de Morgan, akinek munkája hatással volt Lewis Carrollra, ezt az egyre elvontabb területet úgy foglalta össze, hogy a matematika pusztán „a szimbólumok tudománya”, és mint ilyen, nem kell semmivel sem foglalkoznia. maga. A matematika bizonyos értelemben logika, amely szabadon mozog a képzelet területén.
Ellentétben a matematikusokkal, akik szabadon játszanak az eszmék terén, a fizikusok a természethez kötődnek, és legalábbis elvileg függnek az anyagi dolgoktól. De mindezek az ötletek egy felszabadító lehetőséghez vezetnek bennünket – mert ha a matematika számos dimenziót megenged több mint három, és úgy gondoljuk, hogy a matematika hasznos a világ leírásához, honnan tudhatjuk, hogy a fizikai tér három dimenzióra korlátozódik? Bár Galilei, Newton és Kant elfogadta a hosszt, szélességet és magasságot axiómákként, nem létezhetne világunkban több dimenzió?
A háromnál több dimenziójú univerzum gondolata ismét bekerült a társadalom tudatába művészi környezet, ezúttal - irodalmi érveléssel, amelyek közül a leghíresebb a matematikus "" (1884) munkája. Ez a bájos társas szatíra egy repülőgépen élő szerény tér történetét meséli el, akit egy napon meglátogat egy háromdimenziós lény, Lord Sphere, aki elviszi a háromdimenziós testek csodálatos világába. Ebben a kötetek paradicsomában a Négyzet megfigyeli háromdimenziós változatát, a Kockát, és álmodozni kezd a negyedik, ötödik és hatodik dimenzióba való átlépésről. Miért nem egy hiperkocka? Vagy nem hiper-hiperkocka, gondolja?
Sajnos Síkföldön a Quadrat alvajárónak minősül, és bezárják őrült ház. A történet egyik morálja – ellentétben a cukrosabb adaptációkkal, adaptációkkal – a társadalmi normák figyelmen kívül hagyására leselkedő veszély. A tér más dimenzióiról beszélő négyzet a lét más változásairól is beszél - matematikai különcsé válik.
A 19. század végén és a 20. század elején rengeteg szerző (H. G. Wells matematikus és sci-fi regények szerzője, aki a „tesseract” szót egy négydimenziós kockára utalta), művészek (Salvador) Dali) és a misztikusok ([ Orosz okkultista, filozófus, teozófus, tarológus, újságíró és író, végzettsége szerint matematikus / kb. ford.] ötleteket tárt fel a negyedik dimenzióról, és arról, hogy milyen lehet egy személy találkozni vele.
Aztán 1905-ben az akkor még ismeretlen fizikus, Albert Einstein publikált egy tanulmányt, amelyben a valós világot négydimenziósként írja le. "Speciális relativitáselméletében" az időt hozzáadta a tér három klasszikus dimenziójához. A relativitáselmélet matematikai formalizmusában mind a négy dimenzió össze van kötve – így került lexikonunkba a „téridő” kifejezés. Ez a társulás nem volt önkényes. Einstein felfedezte, hogy ezzel a megközelítéssel olyan erőteljes matematikai eszközt lehet létrehozni, amely felülmúlja Newton fizikáját, és lehetővé teszi számára, hogy megjósolja az elektromosan töltött részecskék viselkedését. Az elektromágnesesség csak a világ négydimenziós modelljében írható le teljesen és pontosan.
A relativitáselmélet sokkal több lett egy egyszerű irodalmi játéknál, különösen akkor, amikor Einstein a „különleges”-ről az „általánosra” terjesztette ki. A többdimenziós tér mély fizikai jelentést kapott.
Newton világképében az anyag természeti erők, különösen a gravitáció hatására mozog a térben az időben. A tér, az idő, az anyag és az erők a valóság különböző kategóriái. Az SRT-vel Einstein bemutatta a tér és az idő egyesülését, négyről háromra csökkentve az alapvető fizikai kategóriák számát: téridő, anyag és erők. Az általános relativitáselmélet a következő lépést teszi meg azzal, hogy a gravitációt magába a téridő szövetébe szövi. 4D-s szempontból a gravitáció csak a tér alakjának műterméke.
Ennek a figyelemre méltó helyzetnek a megértéséhez képzeljük el annak kétdimenziós megfelelőjét. Képzeljünk el egy trambulint, amelyet egy derékszögű sík felületére rajzolnak. Most helyezzük a tekelabdát a rácsra. Körülötte a felület megnyúlik és eltorzul, így egyes pontok jobban eltávolodnak egymástól. A térbeli távolság belső mértékét eltorzítottuk, egyenetlenné tettük. Az általános relativitáselmélet azt mondja, hogy a nehéz tárgyak, mint például a Nap pontosan ilyen torzításnak vetik alá a téridőt, és a tér karteziánus tökéletességétől való eltérés annak a jelenségnek a megjelenéséhez vezet, amelyet gravitációként tapasztalunk.
A newtoni fizikában a gravitáció a semmiből jelenik meg, Einsteinnél viszont igen természetesen a négydimenziós sokaság belső geometriájából adódik. Ahol a sokaság a leginkább megnyúlik, vagy eltávolodik a derékszögű szabályosságtól, ott erősebben érezhető a gravitáció. Ezt néha "gumifilm fizikának" is nevezik. Ebben a hatalmas kozmikus erők, amelyek a bolygókat a csillagok körül, a csillagokat pedig a galaxisokon belüli pályán tartják, nem mások, mint a torz tér mellékhatásai. A gravitáció a szó szoros értelmében a működésben lévő geometriát.
Ha a 4D-be járás segít megmagyarázni a gravitációt, lenne-e tudományos előnye az 5D-nek? – Miért nem próbálja meg? – tette fel a kérdést egy fiatal lengyel matematikus 1919-ben, azon töprengve, hogy ha Einstein a gravitációt is beleszámítaná a téridőbe, talán egy extra dimenzió az elektromágnesességet hasonló módon kezelhetné, mint a téridő geometria műtermékét. Így Kaluza egy további dimenziót adott az Einstein-egyenletekhez, és örömére megállapította, hogy öt dimenzióban mindkét erő a geometriai modell gyönyörű műterméke.
A matematika varázslatosan konvergál, de be ez az eset a probléma az volt, hogy az extra dimenzió semmilyen módon nem korrelált semmilyen konkrét értékkel fizikai tulajdon. Az általános relativitáselméletben a negyedik dimenzió az idő volt; Kaluza elméletében ez nem látható, érezhető vagy rámutatható dolog volt: egyszerűen a matematikában. Még Einstein is kiábrándult egy ilyen mulandó újításból. Mi ez? kérdezte; hol van?
A tízdimenziós teret leíró húrelméleti egyenleteknek számos változata létezik, de az 1990-es években a Princeton-i Institute for Advanced Study (Einstein régi barlangja) matematikusa megmutatta, hogy a dolgok egy kicsit leegyszerűsíthetők, ha egy 11-esre megyünk. - dimenziós perspektíva. Új elméletét "M-elméletnek" nevezte, és rejtélyesen megtagadta, hogy megmagyarázza, mit jelent az "M" betű. Általában azt mondják, hogy "membránt" jelent, de voltak olyan javaslatok is, mint "mátrix", "mester", "misztikus" és "szörnyű".
Egyelőre nincs bizonyítékunk ezekre az extra dimenziókra – még mindig a lebegő fizikusok állapotában vagyunk, akik megközelíthetetlen miniatűr tájakról álmodoznak –, de a húrelmélet erőteljes hatással volt magára a matematikára. A közelmúltban ennek az elméletnek a 24 dimenziós változatának kifejlesztése váratlan kapcsolatot mutatott ki a matematika több fő ága között, ami azt jelenti, hogy még ha a húrelmélet nem is hasznos a fizikában, hasznos forrássá válik. A matematikában a 24 dimenziós tér különleges - ott mágikus dolgok történnek, például lehet különösen elegánsan gömböket pakolni - bár nem valószínű, hogy a való világban 24 dimenzió létezik. Abban a világban, amelyben élünk és szeretünk, a legtöbb húrelméleti szakember úgy gondolja, hogy 10 vagy 11 dimenzió elég lesz.
A húrelmélet egy másik eseménye figyelmet érdemel. 1999-ben (az első nő, aki posztot töltött be a Harvardon elméleti fizikából) és (indiai-amerikai elméleti részecskefizikus), hogy létezhet egy extra dimenzió a kozmológiai skálán, a relativitáselmélet által leírt skálákon. A „brán” elméletük szerint (a brane a membrán rövidítése) – amit mi univerzumunknak nevezünk, az egy sokkal nagyobb ötdimenziós térben lehet, valami szuper-univerzumban. Ebben a szupertérben univerzumunk egy lehet a számos együtt létező univerzum közül, amelyek mindegyike négydimenziós buborék az ötdimenziós tér tágabb arénájában.
Nehéz megmondani, hogy valaha is meg tudjuk-e erősíteni Randall és Sandrum elméletét. Néhány analógia azonban már fellelhető e gondolat és a modern csillagászat hajnala között. 500 évvel ezelőtt az európaiak azt hitték, hogy a miénktől eltérő fizikai "világok" elképzelhetetlenek, de ma már tudjuk, hogy az univerzum tele van több milliárd más bolygóval, amelyek több milliárd csillag körül keringenek. Ki tudja, talán egy nap leszármazottaink képesek lesznek bizonyítékot találni több milliárd más univerzum létezésére, amelyek mindegyikének megvan a maga egyedi tér-időegyenlete.
A tér geometriai szerkezetének megértésének projektje a tudomány egyik jellegzetes vívmánya, de kiderülhet, hogy a fizikusok ennek az útnak a végére értek. Kiderült, hogy Arisztotelésznek bizonyos értelemben igaza volt - a kiterjesztett tér gondolatának vannak logikai problémái. A relativitáselmélet minden rendkívüli sikere ellenére tudjuk, hogy a tér leírása nem lehet végleges, mert kvantum szinten megbukik. Az elmúlt fél évszázad során a fizikusok sikertelenül próbálták ötvözni a kozmológiai léptékű térről alkotott ismereteiket a kvantumskálán megfigyeltekkel, és egyre inkább úgy tűnik, hogy egy ilyen szintézis radikálisan új fizikát igényelhet.
Einstein, miután kifejlesztette az általános relativitáselméletet, élete nagy részét azzal töltötte, hogy "a tér és az idő dinamikájából a természet minden törvényét kifejezze, a fizikát a tiszta geometriára redukálja", ahogy Robbert Dijkgraaff, a Princetoni Fejlett Tanulmányok Intézetének igazgatója. nemrég mondta. "Einstein számára a téridő a tudományos objektumok végtelen hierarchiájának természetes alapja." Newtonhoz hasonlóan Einstein világképe is a teret helyezi a létezés élére, és színterévé teszi, ahol minden történik. De apró léptékeken, ahol a kvantumtulajdonságok dominálnak, a fizika törvényei azt mutatják, hogy az általunk megszokott tér nem biztos, hogy létezik.
Egyes elméleti fizikusok kezdik azt sugallni, hogy az űr valami alapvetőbb jelenség eredménye lehet, például a molekulák mozgása következtében makroszkopikus léptékben fellépő hőmérséklet. Ahogy Dijkgraaff mondja: "A jelenlegi nézet a téridőt nem viszonyítási pontnak tekinti, hanem végső célvonalnak, a kvantuminformáció összetettségéből kibontakozó természetes struktúrának."
A térrel kapcsolatos új gondolkodásmódok egyik vezető szószólója a Caltech kozmológusa, aki a közelmúltban kijelentette, hogy a klasszikus tér nem "a valóság architektúrájának alapvető része", és bebizonyította, hogy helytelenül rendelünk ilyen különleges státuszt a négy, tíz vagy tizenegy dimenziójához. . Ha Dijkgraaff a hőmérséklet analógiáját használja, Carroll felkér bennünket, hogy vegyük figyelembe a "nedvesség" jelenséget, amely akkor fordul elő, amikor sok vízmolekula találkozik. Az egyes vízmolekulák nem nedvesek, és a nedvesség tulajdonsága csak akkor jön létre, ha sok belőlük egy helyen összegyűlik. Ugyanígy – mondja – a tér az alapvetőbb dolgokból kvantumszinten alakul ki.
Carroll azt írja, hogy kvantum szempontból az Univerzum „10 10 100-as nagyságrendű dimenziókkal jelenik meg a matematikai világban” – ez egy tízes googol nullákkal, vagy 10 000 és még egy billió billió billió billió. billió billió billió billió billió billió billió billió nulla. Nehéz elképzelni egy ilyen hihetetlenül hatalmas számot, amelyhez képest a részecskék száma az Univerzumban teljesen jelentéktelennek bizonyul. És mégis, mindegyik egy külön dimenzió a matematikai térben, kvantumegyenletekkel írják le; mindegyik egy új „szabadságfok”, amely elérhető az univerzum számára.
Még Descartes is meglepődött volna azon, hogy hova vitt minket az érvelése, és milyen elképesztő bonyolultság rejtőzik egy ilyen egyszerű szó mint "mérés".
Általánosságban elmondható, hogy a teljes irányítási és döntéshozatali folyamat be a legmagasabb fokozat az aktuális állapotra és annak időbeli alakulására vonatkozó információktól függ. Ennek az információnak a legfontosabb forrása a mérés. Amikor az üzleti folyamatok fejlesztéséről beszélünk, a folyamatteljesítmény szintjének mérése fontos és szükséges elem. Tájékoztatást kell adnia arról, hogy a folyamat milyen jól hajtható végre, és milyen jók az eredmények. A folyamatokkal kapcsolatos értelmes és releváns információk elérhetősége lehetővé teszi a fejlesztési folyamat elindításának kiindulópontjának meghatározását, ami viszont lehetővé teszi: a fejlesztésre szoruló folyamatok vagy területek azonosítását; elképzeléseket alkotnak a fejlődés időbeli irányáról, azaz. a mutatók trendjéről; összehasonlítani a saját indikátorok szintjét más szervezetek mutatóinak szintjével; felmérni, hogy a megkezdett (vagy már befejezett) projektek hoznak-e valamilyen eredményt, vagy lehetséges-e eredmény a jövőben? ennek alapján értékelje, hogy milyen eszközöket érdemes a jövőben használni a fejlesztés érdekében.A fentiek jelentése egy mondatban rejlik: "Nem tudod kezelni azt, ami nem mérhető."
Íme a mérésekkel kapcsolatos legfontosabb tudnivalók. "Amit mérsz, azt kapod." Ez azt jelenti, hogy főszabály szerint elsősorban azok a munkaterületek kapnak figyelmet, amelyeken monitorozást, méréseket végeztek, ezekhez keresnek forrásokat; "A mérések határozzák meg a viselkedést." Ez azt jelenti, hogy a mérések elvégzése gyakran a rendszer változásához, új tereptárgyakhoz való alkalmazkodásához vezet.
Korábban megjegyezték, hogy a vállalatokat általában funkcionális osztályokra osztják. A monitoring indikátorok domináns iránya a pénzügyi paraméterek értékelése, amelyek általában közvetlenül származnak pénzügyi kimutatások. A probléma az, hogy az ilyen ellenőrzési módszerek gyakran közvetlen ütközésbe kerülnek a fejlesztési folyamattal, és zavarják a vonatkozó tevékenységek végrehajtását. A tény az, hogy számos fejlesztési erőfeszítést nagyon nehéz lehet megfelelően értékelni a hagyományos befektetési elemzéssel. Általános szabály, hogy mind a képzéshez, mind a projekt tényleges megvalósításához költségekre van szükség. De a javulás eredményei nagyrészt operatív jellegűek. Ez például az idő csökkenése, a hibák arányának csökkenése stb. Nagyon nehéz lehet ezeket a mutatókat pénzügyi szempontból értékelni, hiszen az ilyen javulások eredménye nem azonnal, hanem egy idő után, pl. a jövőben. Ezért nehéz lehet erőforrásokat és időt biztosítani a fejlesztési projektekhez.
NÁL NÉL utóbbi évek a fejlesztések a mutatók mérésére szolgáló működőképesebb rendszerek létrehozását célozták. Az indikátorok mérésének általános kérdései és e folyamatok felerősödése azonban túlmutat e könyv keretein. A könyvben tárgyalt fejlesztési megközelítés támogatására egy rendszert kell létrehozni a következő elemekkel: A kulcsfontosságú üzleti folyamatok teljesítményének releváns szempontjainak folyamatos mérése, körülbelül 15-30 folyamat. A „releváns szempontok” fogalmát a fejezet későbbi részében tárgyaljuk. Mindezen mérhető mutatók együttesen egy teljes és koherens műszerfalat alkotnak, amely felhasználható a mutatók folyamatos nyomon követésére. Ellentétben a pénzügyi osztály vízözön előtti "késkapcsolójával", amely hosszú késéssel fel- és kikapcsolja a piros lámpát, figyelmeztetve a nyereségre vagy veszteségre, az új műszerfalon egy sor mérőműszer található, amelyek segítségével felmérheti a valós helyzetet. a dolgok állása (lásd 4.1. ábra). Ez az irányítópult rámutat az esetlegesen felmerülő negatív trendekre, megmutatja az időbeli fejleményeket, és segít a konkrét fejlesztési erőfeszítések előkészítésében.
Ügyelni kell azonban arra, hogy ne vigyük túlzásba a méréseket.
Rizs. 4.1. Különféle mérőrendszerek
Példa.
A Xerox (USA) és a Rank Xerox Európában, mindegyik a saját országában, élen járt a mutatók operatív mérési rendszerének kidolgozásában. Erőfeszítéseik azonban olyan nagyok voltak, hogy ezekben a cégekben még egy vicc is felvetődött: "Ha valami megmozdul, mérd meg!" Ez természetesen az információk redundanciájához vezetett, amelyet soha senki nem használ fel, nem azért, mert nem érdekes, hanem azért, mert nincs idő áttekinteni. Emiatt minden információt megvetéssel kezdtek kezelni, még az igazán fontos információkat is. A mutatók mérésére szolgáló összes intézkedés jelentőségét vesztette.
Ennek a résznek a zárásaként szeretnék néhány "közönséges amatőr szabályt" adni a mérésekhez: A mérés nem jó sokáig, különösen a Taylor-korszak óta, az időzítés és a mozgások tanulmányozásával a mérések gyakran az ellenőrzésre irányultak. alkalmazottak. Az ebben a könyvben kínált mérési módszerek egészen más fókuszt kapnak. Nem azért tartják őket, hogy bűnbakot keressenek, hanem azért, hogy megértsék, milyen jól működnek a folyamatok. Nagyon fontos a mérés és az annak alapján végzett értékelés elkülönítése. Maga a mérés soha senkinek nem ártott. Ez csak a mérési eredmények értelmezése és felhasználása lehetett Negatív következmények. Minél pontosabb, annál jobb1. A mérések pontosságának mindenre kiterjedő növelése releváns lehet a műszaki rendszerek vagy a pénzügyi kimutatások esetében, de a mérési mutatók esetében nem. A teljesítménymérés célja gyakran annak megállapítása, hogy történt-e javulás vagy sem, nem pedig a teljesítmény pontos szintjének meghatározása. A túlságosan precíz mérőrendszerek fejlesztésébe történő jelentős beruházások lelassíthatják és akadályozhatják e rendszerek gyakorlati megvalósítását. Tehát gyakorlatiasabb megközelítésre van szükség.
Mindent csak a pénz dönt el. A környező világ hagyományos mérlegelése a pénz prizmáján keresztül, az az állítás, hogy csak a pénz mindennek megbízható mutatója - bizonyult a fő akadálynak a mérési rendszerek lágyabb irányainak kialakításában. Olyan mutatók, mint a munkahelyzet minősége, a termék azon képessége, hogy megfeleljen a vevő igényeinek, stb. értékes információkkal is szolgál. Nem szabad eldobni őket csak azért, mert nincs megfelelő pénzbeli megfelelőjük. Mindennek szigorúan a szabványoknak kell megfelelnie! Éppen ellenkezőleg. A szabványokat gyakran a teljesítmény felső határának tekintik. A jó szabvány azt jelenti, hogy amíg ezzel dolgozik, addig nem kell fejlődnie.
