Юный техник 1974-09, страница 12

В 1878 году английский ученый В. Томсон, известный под именем лорда Кельвина, выступил со статьей, в которой утверждал, что без всяких термометров можно построить полную систему термометрии, основываясь лишь на тепловых ощущениях человека. «Если последовательно опускать даже нетренированную руку в два сосуда с водой, то, как мы нашли на опыте, можно обнаружить разность температур меньше одной четверти градуса Цельсия», — писал он. Используя два источника с постоянными температурами — тающий лед и кипящую воду, — можно рукой измерить температуру в любом водоеме. Достаточно смешать строго отмеренные порции кипящей и ледяной воды в таких соотношениях, чтобы смесь ощущалась одинаковой с измеряемой жидкостью. Температура же легко подсчитывается по относительному содержанию кипящей воды. «Для температур в пределе чувствительности руки этот метод дал бы более точные результаты, чем многие обычные, имеющиеся в продаже термометры», — утверждал В. Томсон. Сравнение ощущения — вот ключ к измерительному действию наших органов чувств.

За сотни тысяч лет эволюции человеческий организм научился тонко различать то, что ему необходимо. Если у границы области слышимости, при частоте колебаний в 32 Гц человек способен расслышать лишь три ступеньки увеличения громкости звука от нижнего до верхнего порога, то в наиболее употребимом диапазоне частот от 500 до 4000 Гц он различает уже 250—370 ступеней изменения силы звука. От порога ощущение тепла в 0,15 милликалорий до 220, когда тепловое воздействие вызывает боль, насчитывается 90 различимых уровней возрастания интенсивности тепла. Ес

ли усилить болевое раздражение в два раза, оно становится нестерпимым. Между этими двумя болевыми порогами всего 20 ступенек прироста интенсивности боли. Насколько тоньше мы различаем тепло, чем боль!

Способность человека различать два однородных раздражения определяется разностным, или дифференциальным, порогом. Порог этот в некоторых случаях очень низок, а опыт и тренировка могут довести его до удивительно малой величины. Наиболее опытные авиационные механики «на слух» легко отличают 1300 от 1340 оборотов двигателя в минуту. Там, где нетренированному глазу представляется однотонный черный цвет, специалист по окраске тканей различает от 40 до 60 оттенков.

Термометрия не воспользовалась возможностью, указанной В. Томсоном. Зато по такому пути пошла оптическая фотометрия. Еще в конце XVIII века Вильям Гершель визуально сравнивал и оценивал яркость звезд с целью их классификации. Так появились визуальные фотометры-, до сих пор используемые в астрономических наблюдениях. Работают они на принципе сравнения двух светящихся объектов. Яркость эталонного объекта можно регулировать, подгоняя ее под яркость измеряемого объекта. Точность измерений достигает 1%. С помощью звездного фотометра Гель-гоффа и Шеринга можно, например, измерять блеск точечного источника, в миллиарды раз менее яркого, чем предметы, освещенные лунным светом.

А разве не сравнением занимается дегустатор, оценивая качество чая? Только в этом случае измеряется разностный порог вкуса, а эталоном служат стандартные образцы. По этому же принципу работает и настройщик музыкальных инструментов. И сталевар, по слабым цветовым оттенкам расплавленной стали опреде-

10