Даблдекер, милиелена и килоуорхол: самые необычные единицы измерения

Мы познаем окружающий мир в единицах измерения, но многие вещи не поддаются математическому исчислению. Как, например, вычислить остроту перца чили, женскую красоту или славу?

Насколько перец чили "Шотландский берет" острее "Птичьего глаза"? А алмаз - тверже кварца?

И что проходит быстрее: джиффи (время, за которое свет проходит расстояние в один сантиметр), шейк (10 наносекунд - термин происходит от выражения "два взмаха хвоста ягненка") или уорхол (юмористическая единица измерения славы, равная 15 минутам)?

Мы измеряем физический мир с помощью различных количественных шкал. Дюймы, футы, ярды и мили; унции, кварты, литры и галлоны; секунды, минуты и века - это количественные системы измерения. Но как быть с качественными свойствами?

Как измерить вполне физические явления, которые, однако, не имеют количественных показателей? Единицы измерения качества иногда выглядят странно и даже смешно, но качества так же нуждаются в стандартизации и вычислении, как и количественные явления.

Среди них, например, острота перца чили, твердость минералов, сила океанских брызг или даже индекс беременных коров (стоимость участка земли на юге США ранее вычисляли в зависимости от того, сколько беременных коров могут на ней прокормиться).

Такие нематематические единицы измерения часто базируются на приблизительной оценке, методе "навскидку", но они позволяют быстро определить и сравнить определенное качество.

Мы можем теперь измерить интенсивность боли в долах или оценить погодные условия по шкале Бофорта.

Мы понимаем время с помощью дат, которые мы произвольно разделили на эры до и после Рождества Христова, и ориентируемся в физическом пространстве, измеряя направление в градусах от северного магнитного поля.

Определить количество гораздо легче, ведь для этого есть унифицированные стандарты. Квадратный километр, чайная ложка сахара или час лекции - единицы практически неизменные.

Шкала качества - всегда более субъективна. Впрочем, оба вида измерения не бывают точными на 100%.

Ведь погрешность заложена в самом определении единицы измерения.

Однако наше постоянное стремление оценить, вычислить и сравнить заставляет нас искать новые способы описания мира.

В 1805 году контр-адмирал сэр Фрэнсис Бофорт, гидрограф из Ирландии на службе в Королевском флоте, решил найти способ измерить силу океанского бриза.

Ежедневно на борту корабля Ее Величества Woolwich он записывал в дневнике силу ветра и морские условия.

Теперь 0 по шкале Бофорта означает полный штиль, а 12 баллов - мощный шторм с ураганным ветром, огромными волнами и плохой видимостью.

Между этими крайними показателями сила ветра варьируется от нежного бриза до свежего и умеренного ветра и нескольких степеней шторма.

Бофорт, очевидно, создал первую шкалу качества - систему измерения, в которой есть определенный порядок значений, но разница между каждым значением точно не известна.

Шкалы качества бывают двух категорий: с порядковым измерением (в которых ценностные значения расположены в определенном порядке) или интервальным измерением (в которых разница между ценностными значениями исчисляется определенным образом).

Например, шкала Рихтера, с помощью которой определяют мощность землетрясения, относится к интервальному типу. Она базируется на порядковых значениях, интервал между которыми вычисляют математическим способом.

С другой стороны, градация на классы "начальный", "средний" и "продвинутый" является примером порядкового измерения. Кто может назвать точную разницу между новичком и экспертом или где заканчивается одна категория и начинается другая?

Между оценками качества обслуживания "очень хорошо" и "хорошо" нет точного количественного параметра. И даже разница между температурой 10С и 20С, хотя и является количественной, на самом деле не самоочевидна.

По мнению некоторых ученых, измерения качественных свойств не эффективно.

"Некоторые вещи мы можем измерить, другие - нет", - говорит Эндрю Хенсон, старший научный сотрудник Национальной физической лаборатории в Великобритании.

"Впрочем, даже то, что поддается измерению, мы можем вычислить только до определенной степени", - добвляет он.

Хенсон работает в области "мягкой метрологии": он изучает измерения сенсорных явлений, таких как цвет или свет, которые можно вычислить количественно, но которые при этом субъективны.

Никто не видит ультрафиолетовое или инфракрасное излучение, но даже оттенки в видимом спектре разные люди воспринимают по-разному. И это имеет реальные последствия в повседневной жизни.

К примеру, сигналы дорожного движения - красный, желтый и зеленый - должны быть одинаковыми для всех.

Однако мы не можем невооруженным глазом математически точно вычислить яркость светофора.

"Чтобы шкала работала, пользователи должны договориться о единицах измерения и интервалах между ними", - объясняет Хенсон.

Хотя качественные свойства не подлежат математическому исчислению, некоторые способы их измерить признаны в мире.

Например, остроту перца чили вычисляют по шкале, разработанной американским фармацевтом Уилбуром Сковиллом.

Фактически она измеряет не количество пряного компонента (капсаицина) в перце, а наоборот, объем раствора, необходимого для успокоения жжения, вызванного капсаицином.

Например, чтобы утолить жжение от одного из самых острых в мире перцев, хабанеро, придется промывать язык от 3,500 до 8000 раз, а после обычного болгарского - 0 раз.

Поскольку язык разных людей реагирует на капсаицин по-разному, Американская торговая ассоциация в 1998 году стандартизировала шкалу Сковилла.

Самую высокую позицию в ней занимают самые острые в мире перцы - Каролинский жнец и Дыхание дракона - 3 млн единиц по шкале Сковилла.

Отведав этот настоящий гастрономический ад, наверное, захочется выпить что-то прохладное. Однако, с измерением алкогольных напитков - ситуация не менее сложная.

Стакан виски в различных пабах будет неодинаков как по размеру, так и по крепости.

Объем шота (англоязычное название небольшой рюмки) отличается в разных странах и определяется их законодательством.

Крепость алкоголя вообще стандартизировали только в XX веке. Ранее содержание спирта в напитке определяли, смешивая его с порохом - если жидкость вспыхивала, алкоголь - крепкий.

Шотами обычно измеряют объем крепких напитков, так же как для других видов алкоголя используют единицы измерения "бокал" и "пинта". Впрочем, каждая из этих единиц не является количественной.

Лорд Кельвин, чье имя носит единица измерения термодинамики, считал, что "если мы не можем измерить то в числах, наше представление об этом явлении будет ограниченным и необъективным".

Но числа помогают далеко не всегда, и тогда мы обращаемся к качественным системам измерения.

Например, ямы британцы измеряют в "даблдекерах" (DDB), а количество мусора на свалке - в Королевских Альберт-холлах (объем известного концертного зала Лондона составляет приблизительно 1 млн куб. метров).

И женскую красоту мы тоже можем измерить. Почему бы не использовать как единицу ее измерения Елену Троянскую? Ведь известно, что одной Елены было достаточно, чтобы отправить в плавание тысячу кораблей, поэтому для отправки одного судна требуется всего одна милиелена.

Устойчивость минералов измеряют по шкале Мооса, которая состоит из 10 минералов-эталонов. Твердость сапфира, к примеру, составляет 10 баллов.

Без измерения не существует ни одна отрасль человеческой деятельности.

"Чтобы измерить что-то, мы сравниваем новое с известным эталоном", - объясняет Эндрю Хенсон. Точность измерения необходима в технической области или медицине. Измерения улучшают качество нашей жизни.

И, возможно, придет день, когда мы сможем в математических величинах измерить и такие субъективные понятия, как боль или счастье.

Но уже сегодня качественные шкалы измерения помогают нам представить вещи, которые на первый взгляд кажутся нечисленными: длину городского квартала или Большого каньона, тональность чайного свистка, удар молнии или шепот в темноте.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке вы можете на сайте BBC Future.

Следите за нашими новостями в Twitter и Telegram