Магия килограмма

А в славном городе Париже хранится гиря волшебная — ее масса всегда составляет один килограмм, ровно один килограмм, при любой точности измерений, при любых физических условиях. Артефакт отлили в 1880 году из почти алхимического сплава платины с иридием и хранят с тех пор в особом сейфе, под тремя стеклянными колпаками, доставая лишь изредка специальными (возможно, заговоренными) клещами. Этот цилиндрик диаметром около 39 миллиметров стал не просто эталоном килограмма, как некоторые думают, он и есть — Килограмм. Ибо определение сей важнейшей единицы гласит: «Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.»

В общепринятой (за редкими исключениями) сейчас для измерений Международной системе единиц СИ есть семь (почему семь? Потому что магическое число) базовых единиц: килограмм (масса), метр (длина), секунда (время), ампер (сила электрического тока), моль (количество вещества), кандела (сила света) и кельвин (термодинамическая температура). Все остальное разнообразие базируется на этих семи началах.

И вот настоящая сказка, подразумевающая наличие волшебного артефакта, дающего много власти, теперь связана только с килограммом.

А как еще? Остальные артефакты давно уничтожены варварской рукой современности. Все прочие члены фундаментальной семерки вульгарно выражены через какие-то там «законы природы» и посему уверенно могут быть воспроизведены в любой достаточно оснащенной лаборатории мало-мальски квалифицированным физиком. Например, метр определен как «длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 секунды». От «материального» метра, эталона длины в виде волшебного металлического «рельсика», окончательно отказались в 1983 году. Артефакт длины утратил магическую силу и сдан в музей. Или вот секунда «равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133» — звучит загадочно, но померить каждый может, единственного воплощения нет.

А чтобы распоряжаться килограммом, необходимо завладеть самим артефактом, или эталоном, как его для маскировки называют. И уже с ним сравнивать, с ним взвешивать. Так и делается. Все современные «килограммы», будьте уверены, через особую международную систему (утвержденную не одним дипломатическим соглашением) неразрывно связаны с единственным первородным, который не может измениться.

Да. И кто килограммом владеет, тот очень силен, потому как к килограмму прочно привязаны, через свои определения, ампер, моль и кандела — читай: электричество, химия и свет (а что еще нужно практикующему магу?)

И вот с магией желают покончить. Хотят артефакт килограмма уничтожить, лишив волшебной силы, превратив в никчемную бобышку, неизвестно какой массы, содержащую 90 процентов платины и 10 — иридия.

Дело в том, что единственный в своем роде килограмм по нынешним меркам не очень хорош: ведь кто его там знает, что с ним случилось за 125 лет? Поди, он насобирал пыли и стал весить «больше»? А вдруг, его уронили? А если его слишком часто достают для использования и не очень усердно моют? (Для мытья эталона, кстати, предусмотрена особая, непростая сакральная процедура с участием водяного пара.) И вообще (страшно сказать), эталон-то может и пропасть в результате какого-нибудь катаклизма (ну, захватят его злые марсианские орки в плохо сшитых полушубках)! Кто сможет его воспроизвести? Да никто, нет такого волшебника!

В качестве замены важному цилиндру-эталону прочат два «неартефактных» метода. Например, определение килограмма можно привязать к такой мировой константе, определяющей «квантованность» физических процессов, как постоянная Планка (воспользовавшись известными законами соотношения массы и энергии покоя). А можно зафиксировать килограмм через число Авогадро, известное из школьного курса физики как число молекул — или других частиц — в одном моле вещества. Впрочем, правильнее будет говорить, что предлагается «зафиксировать» раз и навсегда не килограмм, а одну из упомянутых величин: либо постоянную Планка, либо число Авогадро. Ведь ни одна из них не известна в «совершенной точности»: разные методы измерения дают разные приближения. Приближения эти зависят от эталона килограмма, в том числе. Ну, рассчитывают их по нему. Зафиксировав же, скажем, некоторое значение постоянной Планка, можно будет рассчитать массу килограмма (именно так, просто «перевернув уравнение»).

Собственно, думают над уничтожением последнего артефакта в системе мер уже лет двадцать пять. Но все эти годы не удавалось достичь в нужных экспериментах требуемой точности, сравнимой с точностью методик калибровки «производных эталонов» килограмма по единственному исходному. Да и сейчас измерять килограмм что по постоянной Планка, что по числу Авогадро удается с точностью почти в десять раз худшей, чем требуемое значение 10⁻⁸. Но терпению ответственных за стандартизацию мер и весов специалистов приходит конец, потому как даже принятие текущей точности измерений килограмма, видимо, способно сильно улучшить точность некоторых весьма распространенных измерений прочих величин, важных в «бытовом смысле». Например, отказавшись от «металлического эталона» килограмма, вольты можно будет считать в пятьдесят раз точнее (да, так все между собой хитро связано). И мало того что лишенный материального воплощения килограмм станет доступен всем желающим — каждый сможет его измерить, — за скорейший отказ от платиново-иридиевого цилиндра говорят еще и появляющиеся сразу на горизонте возможности по сведению к «конкретному значению» множества сейчас точно не определенных, но очень важных констант.

И поэтому, лет этак через пять-семь, судя по тенденциям, килограмм будет определен как-то так: «масса тела, энергия покоя которого равна энергии 2,99792458·10³⁵ фотонов с длиной волны в вакууме 662,6069311 нанометров». Такая арифметика.