Бірліктер жүйесі

Бірліктер жүйесі – физикалық шамалардың негізгі бірліктерінің кейбірін ғана (ұзындық, масса және уақыт) қамтитын, ал қалған өлшеу бірліктері сол негізгі бірліктердің туындысы ретінде анықталатын жүйе; физикалық теориялардың негізінде құралған, физикалық шамалардың табиғатта болатын өзара байланысын көрсететін, физикалық шамалардың қандай да бір жүйесінің негізгі және туынды бірліктерінің жиынтығы.

     Бірліктер жүйесін қабылдаған елдер      Бірліктер жүйесін қабылдамаған елдер (АҚШ, Мьянма және Либерия)

Бірліктердің абсолюттік жүйесіне енетін кез келген физикалық шаманың туынды бірліктерін анықтағанда, сол шаманы негізгі бірліктер арқылы өрнектелетін шамалармен байланыстыратын формула қолданылады. Бұл формуладағы пропорционалдық коэффициент бірге тең деп ұйғарылады. Бірліктердің абсолюттік жүйесін ғылымға тұңғыш рет 19 ғасырдың 30-жылдары неміс ғалымы Карл Гаусс енгізген. Ол негізгі бірліктер ретінде: ұзындық бірлігіне миллиметрді, масса бірлігіне миллиграмды және уақыт бірлігіне секундты алған. Бірліктердің абсолюттік жүйесі қазіргі уақытта ескірген жүйе болып саналады.

Бірліктер жүйесі (өлшеуіштердің метрлік жүйесі, бірліктердің СГС жүйесі, бірліктердің МКС және МТС жүйелері) механикада кеңінен қолданылады. Техникада ұзақ уақытқа дейін үшінші негізгі бірлік ретінде масса орнына күш қабылданған бірліктердің МКГС жүйесі де пайдаланылады. Неміс математигі Карл Гаусс (1777–1855) енгізген бұл жүйе бірліктердің абсолют жүйесі деп аталды. Бұдан кейін Гаусс тәсілі бойынша бірліктердің электрлік және магниттік жүйелері енгізілді.

Бірліктердің СГС жүйесі

Бірліктердің СГС жүйесі – үш негізгі өлшем бірлігінен (сантиметр, грамм, секунд: СГС) тұратын физикалық шамалардың бірліктер жүйесі. Ол 1881 жылы электриктердің Парижде өткен 1-халықаралық конгресінде қабылданған. Бірліктердің СГС жүйесі механиканың және электр динамикасының өлшем бірліктерін қамтиды. Алғашында электр динамикасы үшін электрмагниттік (СГСМ) және электрстатикалық (СГСЭ) деп аталатын бірліктердің СГС жүйесінің екі түрі қолданылды. СГСЭ жүйесінің негізіне электр зарядының өзара әсерін, ал СГСМ жүйесінің негізіне магнит зарядының өзара әсерін сипаттайтын Кулон заңы алынады. бірліктердің СГСМ жүйесінде вакуумның магниттік өтімділігі (магнит тұрақтысы): Ұ0 = 1, ал электрлік өтімділігі (электр тұрақтысы) ε0 = 1/с2 с2/м2, мұндағы с – жарық жылдамдығы. Бірліктердің СГСМ жүйесіндегі магнит ағынының өлшем бірлігі – максвелл (Мкс), магнит индукциясының өлшем бірлігі – гаусс (Гс), магнит өрісі кернеулігінің өлшем бірлігі – эрстед (Э), магнит қозғаушы күшінің өлшем бірлігі – гильберт (Гб). Бұл жүйеде электрлік өлшем бірліктеріне атау берілмейді. Ал бірліктердің СГСЭ жүйесінде ε0 = 1, Ұ0 = 1/с2 с2/см2 және онда электрлік бірліктердің атауы болмайды; олардың мөлшерін өлшеу қолайсыз, сондықтан бұл жүйенің бірліктері көбінесе теориялық еңбектерде қолданылады. 20 ғасырдың екінші жартысынан бірліктердің симметриялық (аралас) СГС жүйесі (немесе Гаусс жүйесі) кеңінен қолданыла бастады. Бұл жүйеде Ұ0 = 1 және ε0 = 1. Бұл жүйенің магниттік бірліктері бірліктердің СГСМ жүйесінің бірліктерімен, ал электрлік бірліктері бірліктердің СГСЭ жүйесімен бірдей болып келеді. Бірліктердің СГС жүйесінің негізінде жылу (Цельсий градусын қоса отырып; СГСӘС), жарық (люменді қоса отырып; СГСЛ), радиоактивтілік және иондағыш сәуле (рентгенді қоса отырып; СГСР) бірліктерінің жүйесі құрастырылады. Бірліктердің СГС жүйесінің өлшеу бірліктері физика мен астрономияның теориялық жұмыстарында ғана қолданылады.

Бірліктердің табиғи жүйесі

Бірліктердің табиғи жүйесі – негізгі бірліктер ретінде іргелі физикалық тұрақтылар қабылданған (мысалы, гравитациялық тұрақты – G, вакуумдағы жарық жылдамдығы – с, Планк тұрақтысы – һ, Больцман тұрақтысы – k, Авогадро саны – NА, электрон заряды – е, электронның тыныштық массасы – me, т.б.) жүйе. Бірліктердің табиғи жүйесінің негізгі бірліктерінің шамасы табиғат құбылыстарына байланысты анықталады; бұл оның – өлшем бірліктерін таңдау практикалық өлшеу талабынан туатын басқа жүйелерден өзгешелігі. Бірліктердің табиғи жүйесінің алғашқы нұсқасын 1906 жылы неміс физигі Макс Планк ұсынған. Планк негізгі бірліктерге һ, с, G, k сияқты бірліктерді алды. Бұл бірліктер жүйесі жер жағдайына тәуелсіз әрі ғаламның барлық уақытына және кез келген бөлігіне жарамды болып есептеледі. Кейін Планктің жүйесінен басқа да табиғи жүйелер (мысалы, Льюистің, Хартридің, Поль Дирактың, тағыда басқа жүйелері) құрастырылды. Бірліктердің табиғи жүйесінде ұзындық, масса және уақыт сияқты өлшем бірліктерінің шамасы өте аз болса (мысалы, Планк жүйесіндегі ұзындық 4,03Һ10-35метр, масса 5,42Һ10-8 килограмм және уақыт 1,34Һ10-43 секунд), керісінше, температураның өлшем бірлігі өте үлкен шама (3,63Һ1032К) болады. Мұның үстіне бұл жүйенің өлшем бірліктерінің бірліктердің халықаралық жүйесінің (СИ) негізгі өлшем бірліктеріне қарағанда қайталау дәлдігі бірнеше есе төмен. Сондықтан бірліктердің табиғи жүйесі практикалық өлшем жүргізуде кең қолданыс тапқан жоқ. Дегенмен, бұл жүйені теориялық физикада пайдалану кейбір физикалық теңдеулерді қарапайым түрге келтіруге мүмкіндік береді. Бірліктердің халықаралық жүйесі (SІ;CИ) Өлшем мен салмақ жөніндегі 11-Бас конференцияда (1960) қабылданған физикалық шамалар бірліктерінің жүйесі. Кейін ол Өлшем мен салмақ жөніндегі 12 – 18-Бас конференцияларда дәлдене түсті. Оны КСРО-да қолдану 1963 жылдан (ГОСТ 9867 – 61) басталды, ал 1982 жылдан ол міндетті түрде қолданыла бастады. Бірліктердің халықаралық жүйесінің артықшылығы – оның ғылым мен техниканың барлық саласын қамтитын әмбебаптығы және пропорционалдық коэффициенттері болмайтын теңдеулер негізінде құрылатын туынды бірліктерінің бір-бірімен үйлесімділігі. Сондықтан есептеу кезінде егер барлық шамалардың мәнін бірліктердің халықаралық жүйесінің бірліктері арқылы өрнектейтін болсақ, онда формулаға бірлік таңдауға тәуелді емес коэффициeнттерді ендірудің қажеті болмайды. Берілген кестеде бірліктердің халықаралық жүйесінің негізгі, қосымша және кейбір туынды бірліктерінің аталуы мен белгіленуі келтірілген. Алғашқы үш негізгі бірлік (метр, килограмм, секунд) механикалық табиғаты бар барлық шамалардың үйлесімді туынды бірліктерін құрастыруға мүмкіндік береді. Ал қалған төрт негізгі бірлік (ампер, кельвин, кандела, моль) механикалық табиғаты болмайтын шамалардың үйлесімді туынды бірліктерін құрастыру үшін қосылған (мысалы, ампер – электрлік және магниттік, кельвин – жылулық, кандела – жарық, моль – молекулалық физика мен химия саласындағы шамалар үшін). Ондық еселік бірліктер мен үлестік бірліктердің аталуы арнаулы қосымша жалғаулардың көмегімен құрастырылады.