Каковы принципы формирования и виды систем единиц?

Принципы формирования систем единиц физических величин были сформулированы К. Гауссом в 1832 г.:

1) выбираются основные физические величины;

2) устанавливаются единицы основных физических величин; Размеру каждой основной физической величины приписано числовое значение, равное единице. Выбор его является произвольным и определяется только удобством применения. Эти размеры, называемые единицами основных физических величин, закрепляются законодательным путем;

3) устанавливают единицы производных физических величин.

К. Гауссом была разработана система единиц, названная им абсолютной, с основными единицами – миллиметр, миллиграмм и секунда. Ученый В. Вебер распространил предложенный К. Гауссом метод образования производных единиц на электрические величины {электродвижущую силу, силу тока, сопротивление).

Метод, указанный Гауссом и Вебером, был в последующем применен для построения электростатической и электромагнитной систем СГС (сантиметр, грамм, секунда), принятых комиссией Британской ассоциации для развития наук. Число систем единиц продолжало увеличиваться и в результате было создано и внедрено в практику довольно много различных систем, основанных на метрических единицах, например в области механики:

Сантиметр – грамм – секунда (СГС),

метр – тонна – секунда (МТС),

метр – килограмм – секунда (МКС),

метр– килограмм-сила – секунда (МКГСС).

В области электродинамики:

сантиметр – грамм – секунда электростатическая (СГС Е),

сантиметр – грамм – секунда электромагнитная (СГС М)

сантиметр – грамм – секунда симметрическая или Гауссова (СГС).

Кроме этих, находили широкое применение и другие системы – МКСА, МКГСС, МКСГ и др.

Из приведенных примеров о развитии систем единиц, видно, что в этом развитии не было общего, объединяющего принципа. Единицы зачастую подбирали для отдельно взятых групп величин. Это и приводило к большой пестроте единиц и затрудняло обеспечение единства измерений.

В настоящее время при построении или введении новой системы единиц ученые руководствуются только практической целесообразностью, для обеспечения которой существуют критерии:

- простота образования производных физических величин и их единиц, т.е. равенство единице коэффициентов пропорциональности в уравнениях связи (свойство когерентности);

- высокая точность материализации основных и производных единиц и передачи их размера нижестоящим эталонам;

- неуничтожаемость эталонов основных единиц, т.е. возможность их воссоздания в случае утраты;

- преемственность единиц, сохранение их размеров и наименований при введении новой системы единиц, что снижает материальные и психологические затраты;

- близость размеров основных и производных единиц к размерам физических величин, наиболее часто встречающихся на практике;

- долговременность хранения основных и производных единиц их эталонами;

- выбор в качестве основных минимального числа физических величин, отражающих наиболее общие свойства материи.