Достоинства и недостатки использования СИ

Она является всеобщей для физики и техники, т. е. она универсальна. Из перечисленных всех основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) видно, что она охватывает все области физической науки и образованных на её основе физической химии и техники. Она более удобна и применима к отдельным разделам физики. Она удобна для инженеров.

Изложение же основ современной физики только на базе СИ нередко приводит к затруднениям в понимании четкого физического смысла отдельных понятий и величин. Для применения её в фундаментальной физике полей веществах она обладает одним большим дефектом. Уравнения Максвелла для полей в вакууме в этой системе симметричны по отношению к электрическим и магнитным полям только в том случае, если напряжённость магнитного поля, а не магнитная индукция В выступает в роли магнитного поля. Но фактически только, не является фундаментальным магнитным полем в веществе. Это не является вопросом определения или единиц, а представляет собой факт, отражающий отсутствие магнитного заряда. Следовательно, система СИ, построенная таким образом, нарушает или электромагнитную симметрию вакуума или существует асимметрия источников. Другая причина в том, что большинство работающих физиков пользуется ещё одной системой СГС совместно с рядом практических единиц.

Во-первых, все из ранее перечисленных систем единиц появились из потребностей эксперимента. Поэтому они на определённом этапе имели свои достоинства и недостатки. Так система СГС прекрасно приспособлена для теоретического понимания физических явлений. В ней присутствуют все фундаментальные постоянные (G, e, с, h и другие), которые в СИ могут не присутствовать в явном виде (в СИ такая фундаментальная величина как скорость света в вакууме © в явном виде не присутствует) и для подготовки к реальным величинам приходится вводить постоянные электрического (е0=8,85*10−12Ф/м) и магнитного (м0=4Р*10−7Гн/м) происхождения, не имеющего никакого физического смысла. Хотя СИ хорошо приспособлена для электротехнических расчетов.

В продолжение этой мысли следует отметить, что американский физик — теоретик, лауреат Нобелевской премии С. Вайнберг сказал, что применение СИ в физике является большой ошибкой. Она неудобна в электричестве, магнетизме, атомной физике, где теряется физический смысл отдельных фундаментальных физических величин.

Во-вторых, жесткое требование по использованию только системы СИ может привести к трудностям при учебе, как в школе, так и в вузе, так как в учебниках и учебных пособиях и старых и новых изданий в различных областях науки и техники используются ещё различные термины в различных системах, как правило, СИ, СГС и внесистемные единицы. Поэтому для всех, изучающих физику, следует овладевать хотя бы обеими системами единиц и свободно пользоваться формулами и понятиями обеих систем. К подобным трудностям следует приучить учащихся в школах, лицеях, колледжах и студентов вуза и помочь им легко переходить из одной системы в другую. Хотя, вне всякого сомнения, необходимо отдавать предпочтение системе СИ.

Кроме того, в своей деятельности им не избежать и внесистемных единиц, таких распространенных как градус Цельсия (0С), лошадиная сила (л.с.), электрон-вольт (эВ) и так далее, которые более привычны человеку, не связанному с изучением физики. К примеру, постановка вопроса: «Оцените температуру в комнате», приводит к естественному ответу: «Ориентировочно 20 градусов». Хотя градусы бывают разные: математические и спиртовые. Поэтому в первом приближении следует сказать: «20 градусов Цельсия по шкале Цельсия». А с точки зрения физика с учетом того факта, что температура в СИ измеряется в кельвинах, ответ должен звучать: «293 кельвин по термодинамической шкале» или «20 кельвин по шкале Цельсия», так как в системе СИ нет понятия «градус», а есть понятие «кельвин» (К). Но ГОСТ на переходный период времени допускает понятие «градус Цельсия». Собственно из-за этого температурный интервал шкал Цельсия и термодинамической приблизительно равен (10С= 1/273, 15; 1К=1/273, 16), т. е. 10С?1К. Так как привычная инерциальность не всегда даёт возможность резко переходить на единицы и терминологию современности, на переходном этапе возможен ответ: «200С по шкале Цельсия» или «293 градуса Цельсия по термодинамической шкале (устаревшее название „шкала Кельвина“)».

В обозримом будущем и студентам и учащимся придётся встретиться с подобными величинами, используемыми в различных отраслях науки и техники, приспособленными для различных нужд. К такому роду жизненным сложностям необходимо готовить молодёжь уже в период учебы в школе и в вузе с самого начала изучения физики. Ясно, что использование при изучении физики только системы СИ приводит к обкрадыванию учащихся в понимании истинного физического смысла изучаемых явлений и прелести познания физики природы.

Новые Государственные стандарты утверждены 24 августа 1961 года. Государственные стандарты устанавливают термины и обозначения физических величин, обязательных для использования и применения в науке и технике в учебных пособиях и учебниках, документах всех видов. Применение других символов и обозначений не рекомендуется. К сожалению, система образования является довольно консервативной, особенно в вузах. От издания ГОСТов до его реализации в учебной литературе проходит довольно длительный срок (к тому же резко уменьшилась государственная финансовая поддержка по обновлению всех учебников). Использование старых учебников, в которых еще нет терминов нового ГОСТа, приводит к мысли, чтобы студентов приучить заранее психологически следует издавать на местах методичек малых тиражей с популяризацией системы СИ. В системе СИ на основе семи основных физических величин (каждой основной физической величине системы соответствует символ в виде строчной буквы латинского или греческого алфавита) позволяет образовывать когерентные производные единицы для всех величин физики: имеющих механическую природу (метр — м, символ L для длины; килограмм — кг, масса m символ М; время с символ Т), для разделов физики: кинематика, динамика и статика, остальные 4 величины добавляются для образования величин, которые не могут быть сведены к механическим. Это ампер (А) символ I, сила тока для электрических, магнитных и электромагнитных явлений, (раздел электродинамика, магнетизм, электромагнетизм); кельвин — К, термодинамическая температура — символ ?, моль — N количество вещества, для области физики: молекулярная физика, термодинамика, тепловые явления физики, атомная физика и для химии; (кандела (kd) — символ J для оптических (световых) явлений.

В качестве основных величин выбраны такие величины, которые характеризуют коренные свойства материального мира. Система СИ в честь символов основных величин называется системой величин L, M, T, I, ?, J, N. Дополнительные основные величины взяты из математики: величина плоского угла радиан (рад) и величина объёмного (телесного) угла — стерадиан (ср). Они служат для образования производных физических величин, зависящих от углов, т. е. при криволинейном движении. Это отдельная группа единиц. К сожалению, в ГОСТе нет определения, что следует понимать под дополнительными основными единицами.

Размеры основных физических единиц системы СИ устанавливаются определениями этих единиц Генеральными конференциями по мерам и весам. Эталоны и история их внедрения приводятся далее в разделе «Эталоны физических величин».

Основные самые распространенные производные единицы СИ для всех разделов физики сведены в сводной таблице N, где даны формулы в системе СИ, приводится связь СИ с симметричной системой СГС (гауссовской системой), а также с внесистемными единицами. В таблице приведены наименования и обозначения (русские и международные) основных, дополнительных и многих производных единиц Международной системы единиц. электрический механический термодинамический релятивистский После принятия СИ Генеральной конференцией по мерам и весам она была утверждена целым рядом Международных организаций и узаконена в ряде государств правительственными декретами и Государственными стандартами. В СССР система СИ введена в действие с 1 января 1963 г.

США ежегодно теряют в международной торговле 10 — 20 млрд. долларов, так как промышленным предприятиям трудно экспортировать машины и оборудование, изготовленные по англо-американским стандартам. Создаются Государственные стандарты на основе международных стандартов на определения, терминологии, размерности, единицы измерения, обозначения физических величин, используемых как в учебных (школьных и вузовских) пособиях, так и в научно-исследовательской и научно-технической документациях. Постепенно система СИ становится единственной системой единиц, применяемой во всех отраслях науки и техники.