8
Наглядно, хотя и не строго, можно представить себе шкалу в виде
словаря, в левой колонке которого помещены эмпирические объекты с их
общим свойством, а в правой – соответствующие им числа или знаки. Без
такого словаря числовое или знаковое представление свойств реальных
объектов невозможно. По современным представлениям измерение какой-либо
величины есть сравнение объекта со шкалой этой величины.
Может показаться, что последняя фраза противоречит классическому
определению измерения как сравнения величины с ее единицей (в смысле
нахождения отношения – ratio – величины к единице, то есть частного от
деления величины на ее единицу). Но непосредственно найти отношение
величины к единице в общем случае их неравенства невозможно. Для этого
фактически всегда строится та или иная шкала. Ее построение проще всего
реализуется для величин, характеризуемых двумя следующими особенностями.
Во-первых, на множестве объектов, на котором определена величина, должна
иметь место физическая аддитивность, т.е. должна существовать операция
объединения объектов, такая, что значение величины объединенного объекта
равно сумме значений величин объединяемых объектов. Например, на
множестве резисторов одна из возможных операций объединения –
последовательное соединение; в результате этого объединения значения
сопротивлений соединяемых резисторов складываются. Во-вторых, должна
существовать операция сравнения объектов, выявляющая некоторое отношение
на их множестве, чаще всего отношение порядка.
Рассмотрим простейший пример: множество стержней, на котором
определена величина – длина. Физическая аддитивность заключается в наличии
операции объединения стержней, их стыковки, при которой значения длин
складываются (или, напротив, деления стержня на части, при котором значения
длин частей в сумме составляют исходную длину); сравнение осуществляется
накладыванием стержней друг на друга так, чтобы одни их концы
совместились – расположение других концов укажет порядок стержней по
длине. Наличие этих двух операций, а также возможности копирования
объектов, позволяет при наличии единицы легко (по крайней мере в среднем
диапазоне длин) построить шкалу. Например, получив в свое распоряжение
единицу длины в виде метрового стержня, мы можем разделить ее пополам,
подобрав точку деления так, чтобы две половины были равны по длине; затем
каждую половину еще пополам; каждый полученный участок на 5 частей,
равных по длине, после чего получается шкала, состоящая из
пятисантиметровых участков, и т.д. до получения, например, миллиметровых
делений. С такой шкалой уже можно сравнивать различные объекты, считывая с
нее значения их длины, чего нельзя было делать при наличии только исходной
единицы.
Аналогичные операции выполняются при построении шкал масс,
электрических напряжений, сопротивлений и т.д. Все эти величины
фундаментально измеримы; они легко поддаются и АЦ преобразованию. С
другими величинами, такими как плотность или удельное сопротивление, дело
обстоит несколько сложнее, так как на множествах соответствующих объектов
нет ни физической аддитивности, ни непосредственной сравнимости. Шкалы
для них строятся с использованием определяющих уравнений; реализуются
производные измерения. Однако и такие шкалы позволяют судить о том, во
сколько раз одна реализация величины больше другой.