Переход на метрическую систему мер в Советской России был задачей не из легких. Страна, веками жившая по своим собственным стандартам — с саженями, верстами и пудами — вдруг должна была освоить километры, килограммы и литры. Но, по мнению нового советского правительства, затея того стоила. Ведь без перехода на уже широко распространившуюся в мире единую систему мер и весов страна не смогла бы стать частью мирового сообщества, унифицировать производство, торговлю и, в конце концов, науку. 

История метрической системы в мире началась задолго до революционных событий в Российской империи 1917 года. Хотя своим появлением метрическая система тоже обязана революции — Великой французской. До этого практически в каждой стране существовала своя собственная система мер и весов. В 1790 году Парижская академия наук предложила новое десятичное деление единиц. За единицу длины приняли одну сорокамиллионную часть земного меридиана — метр. А на основе метра построили и всю систему, названную метрической. Именно с введения новых мер в революционной Франции и началось победное шествие метрической системы по миру. 

По сравнению со многими другими, метрическая система обладала рядом преимуществ.

• Десятичная структура. Система основана на степенях числа десять, что облегчает пересчет и вычисления.
• Удобство и логичность. Четкая структура упрощает ее освоение и применение.

Метрическая система изначально задумывалась как международная. Основные названия единиц были заимствованы из греческого языка, а для обозначения множителей и долей использовались греческие и латинские числительные (прим.ред.: так, например, приставки деци, санти, милли обозначают доли: 1/10, 1/100, 1/1000). 

В итоге основу метрической системы составили базовые единицы: 

• метр: для измерения длины;
• килограмм: для массы;
• секунда: для времени;
• ампер: для электрического тока;
• кельвин: для температуры;
• моль: для количества вещества;
• кандела: для силы света.

А уже на основе базовых единиц были созданы производные единицы, например, квадратный метр — для измерения площади, кубический метр — для объема, метр в секунду — для измерения скорости, ньютон — для измерения силы, джоуль — для измерения энергии и другие.

Первые шаги метрической системы в России

В 1892 году по указу Александра III метрическая система стала обязательной в Финляндии, которая тогда входила в состав Российской империи. Многие российские ученые, такие как Дмитрий Иванович Менделеев, Борис Семенович Якоби и Адольф Яковлевич Купфер, выступали за принятие в стране единой международной системы мер. В 1899 году в России метрическую систему уравняли в правах с традиционными мерами, но она применялась лишь в отдельных отраслях, например, в судостроении. В 1910 году были изданы таблицы с информацией о метрических мерах и их соотношении с русскими мерами и весами. Но, хотя идея перехода России на метрическую систему зародилась еще до революции, лишь советское правительство приняло на себя ответственность за ее практическую реализацию. 

Многие решения советской власти, принятые сразу же после ее установления в стране, кардинально меняли не просто социальный строй, но и весь устоявшийся порядок вещей, в том числе, например, календарь и правила правописания… Неудивительно, что трансформации подверглась и система мер. Декрет Совета народных комиссаров РСФСР от 14 сентября 1918 года «О введении международной десятичной метрической системы мер и весов» стал отправной точкой на нелегком пути, который Советской России предстояло пройти в кратчайшие сроки. С этого момента использование метрической системы стало обязательным, хотя процесс перехода и должен был проходить постепенно.

Революционные меры

Изначально завершить весь процесс планировалось к 1 января 1924 года. С 1 января 1919 года метрическая система становилась обязательной для всех государственных учреждений. С 1 января 1922 года прекращалось изготовление старых мер и гирь, а через год — запрещалась их продажа.

Для управления процессом перехода была создана Межведомственная метрическая комиссия при Наркомате торговли и промышленности, в которую вошли представители различных ведомств, включая ВСНХ (прим. ред.: ВСНХ — Высший совет народного хозяйства РСФСР) и комиссариаты: финансов, по военным делам, путей сообщения, просвещения, земледелия, продовольствия, почт и телеграфов. Позже, в 1920 году, руководство реформой было передано Научно-техническому отделу ВСНХ, а в 1925 году при Совете Труда и Обороны создали Центральную метрическую комиссию — Цекометр.

Внедрение новой системы измерений касалось всех сфер жизни. А значит, нужно было не только обеспечить производство новых измерительных приборов, но и внедрить их в повседневную жизнь, в производство и торговлю. Трудности усугубляла  Гражданская война и экономическая разруха. Так, например, для производства новых гирь попросту не хватало чугуна. В итоге сроки завершения перехода на метрическую систему декретом СНК РСФСР от 29 мая 1922 года (прим. ред.: СНК — Совет Народных Комиссаров) были перенесены на 1 января 1927 года.

Тем не менее уже к 1925 году определенные успехи были достигнуты. На некоторых железных дорогах весы были переведены на метрическую систему, в текстильной промышленности и торговле отпуск материй также производился в метрических единицах. Чай, кофе и табак начали фасовать в упаковки по граммам. В некоторых городах началась реализация молока в литрах, т.е. по метрической системе.

Пропаганда как двигатель прогресса

Провести такие масштабные изменения, которые касались, без преувеличения, каждого гражданина страны, без мощной пропагандистской и популяризаторской кампании нечего было и думать. И советское правительство такую кампания развернуло.

Разумеется, обязательное изучение метрической системы ввели в школах. Но гораздо важнее было обучить новой системе тех, кто работал в народном хозяйстве. Распространять информацию о метрической системе поручили прежде всего Народному комиссариату просвещения и Главной палате мер и весов. В ход шли буклеты, плакаты и таблицы с информацией о новых мерах; газеты, радио, листовки, даже театральные постановки.

В Государственном архиве Российской Федерации сохранился любопытный документ — синопсис киносценария под названием «Необыкновенные приключения юного пионера», написанный известным советским писателем и драматургом Николаем Шестаковым. Датируется документ 24 марта 1925 года. Судя по пояснительной записке, фильм должен был в увлекательной форме рассказать широкой публике о метрической системе, ее истории и о правительственных усилиях по внедрению реформы мер и весов. Кино планировалось разбить на 7 частей, а приключения пионера должны были стать фоном для этого познавательного контента.

В том же архиве хранится и смета на постановку балета в Большом театре. Либретто для постановки написала поэтесса, драматург и переводчица Елизавета Тараховская (Парнох). Либретто, получившее название «Новые меры» и состоящее из трех актов, было представлено на рассмотрение Центральной Межведомственной Метрической комиссии в марте того же 1925 года. Для воплощения балетной постановки планировалось сшить 72 костюма для артистов.

В ходе пропагандистской кампании, развернувшейся по всей стране, устраивались конкурсы на лучшие стихи, лучшие конспекты лекций и лучшие плакаты, отражающие суть новой системы. Поверочные палаты (прим. ред.: Поверочные палаты – региональные палаты мер и весов Главной палаты мер и весов при Высшем Совете Народного Хозяйства РСФСР) организовывали экскурсии для рабочих, красноармейцев, милиционеров, учащихся и других граждан, чтобы они могли ознакомиться с эталонами новых мер. Помимо лекций в клубах, библиотеках и на предприятиях, проводились радиолекции, а также лекции с использованием диапозитивов — достаточно революционного средства лекционной работы тех лет.

При этом пропаганда могла быть и отраслевой. Например, Наркомзем РСФСР (прим. ред.: Народный комиссариат земледелия) в 1924 году начал создавать демонстрационный кабинет по метрической системе, где собрали литературу и образцы мер, как метрических, так и старых, для наглядного сравнения и ясного понимания основных метрических мер. Чтобы сельские жители лучше узнали о метрической системе, в деревнях решили широко распространять специальную брошюру для крестьян о метрической системе и наглядный плакат, а в журнале «Сельскохозяйственная жизнь» подробно рассказывали обо всех аспектах реформы.

При любом удобном случае и на ярких примерах из жизни людям объясняли, почему килограмм удобнее пуда, а метр — аршина. Особый акцент делался на преимуществах метрической системы для торговли и промышленности — так проще считать, меньше ошибок, больше прибыли.

В ходе реформы напечатали не менее 4 миллионов экземпляров переводных таблиц, позволяющих переводить старые русские меры в метрические. Эти таблицы, как и агитационные материалы, распространялись и размещались в общественных местах, в том числе, например, на вокзалах.

Как известно, активным пропагандистом многих советских нововведений был поэт Владимир Маяковский, прославившийся своим участием в создании советской рекламы. Его слоганы украшали не только плакаты и страницы периодических изданий, но и обертки конфет и пачек папирос. Не обошел Владимир Владимирович своим вниманием и кампанию по пропаганде новой системы мер. С декабря 1923 года по апрель 1924 года Маяковский создал тексты для конфет «Новый вес» и «Новые меры», производимых фабриками «Красный Октябрь» и им. Бабаева. Обертки конфет из серии «Новый вес», выпущенные Моссельпромом, наряду с другими рекламными сериями, были представлены на Международной выставке в Париже в 1925 году и получили признание как образцы передового рекламного искусства.

Трудности и результаты

Внедрение новой системы мер требовало не только пропаганды, но и значительных организационных и финансовых вложений. При этом предприятия, работающие на хозрасчете, должны были самостоятельно финансировать переход на метрическую систему. К 1928 году общие затраты на администрирование, популяризацию, обучение, переоснащение и приобретение новых измерительных приборов составили 75 миллионов рублей, в том числе выделенных государством в виде кредитов. 

Несмотря на все трудности, советская власть упорно двигалась к своей цели. К середине 1930-х годов переход на метрическую систему в Советской России можно было считать завершенным. И хотя отголоски старых мер еще долго оставались в быту, в основных сферах экономики и науки доминировала новая система. Палаты мер и весов были созданы в каждой из союзных республик. Государственная служба мер и весов заработала по всей стране.

Отказ от устаревших, разнородных и зачастую регионально специфичных мер длины, веса и объема имел исключительно положительное значение для огромной страны.

• Упрощение учета и планирования. Метрическая система с ее десятичным делением была гораздо удобнее разнородной архаичной системы мер, включавшей аршины, сажени, пуды.
• Стимул для индустриализации. Новые технологии и великие стройки требовали точных измерений. Переход на метрическую систему позволил быстрее обучать новые поколения рабочих и инженеров.
• Поддержка международной торговли и сотрудничества. Большинство стран давно  уже перешли  на метрическую систему. После введения той же системы в СССР страна могла говорить с остальным миром на одном языке измерений.

Переход страны на метрическую систему упростил международную торговлю, способствовал развитию промышленности и науки, да и просто сделал жизнь советских граждан немного проще и понятнее. 

Автор текста Инна Бобровская

Изображение на обложке: Freepik

Вы когда-нибудь задумывались, как работает Wi-Fi? Или что защищает ваш мозг от токсинов? Или из чего, в конце концов, сделаны звезды? Ответы на эти вопросы нашли женщины. Их путь не был ни линейным, ни предсказуемым. Он пролегал через университетские лаборатории и кинопавильоны, через математические кафедры и космические центры. Тем не менее, их открытия изменили науку навсегда. В преддверии 8 Марта давайте вспомним их имена.

Софья Ковалевская: первая женщина, ставшая профессором математики

Софье Ковалевской (1850–1891) с раннего детства пришлось бороться за свое право стать ученым. Ее отец, генерал-лейтенант Василий Корвин-Круковский, был решительно против подобных намерений дочери. В 18 лет Ковалевская вступила в фиктивный брак, чтобы уехать учиться за границу — российские университеты были для женщин закрыты. В Гейдельберге (прим. ред.: тогда в составе Великого герцогства Баден, ныне часть Баден-Вюртемберга, ФРГ) Софья добилась разрешения слушать лекции по математике и физике. В 1870 году она переехала в Берлин, где столкнулась с новым препятствием: Берлинский университет не принимал женщин даже вольнослушательницами.

Знаменитый математик Карл Вейерштрасс согласился заниматься с Софьей частным образом. Четыре года упорных занятий принесли плоды. 24 сентября 1874 года Гёттингенский университет на основании трех работ, представленных Вейерштрассом, присудил Ковалевской степень доктора философии по математике и магистра изящных искусств с высшей похвалой. Так в Европе появилась первая женщина — доктор математики. Одна из трех упомянутых работ — «К теории дифференциальных уравнений в частных производных» — была посвящена теореме, которая сегодня так и называется: теорема Коши-Ковалевской (прим. ред.: Огюстен Луи Коши — французский математик, чьи работы по дифференциальным уравнениям легли в основу теоремы, завершенной Ковалевской).

В том же 1874 году Ковалевская с мужем Владимиром, брак с которым из фиктивного стал реальным, вернулись в Петербург. Однако здесь Софью Васильевну ждало горькое разочарование: признанный в Европе ученый, она не могла найти места на родине. Максимум, что могли ей предложить в России — должность учительницы арифметики в женской гимназии. В 1878 году она родила дочь, но беременность протекала тяжело, и Ковалевская впала в депрессию. Неважно шли дела и у ее мужа. Владимир Ковалевский оставил науку и занялся коммерцией, но спекуляции привели его к долгам, разорению и в конечном счете к самоубийству. В 1881 году Софья уехала в Берлин, а затем в Париж. Весной 1883 года пришло трагическое известие: разоренный и отчаявшийся Владимир покончил с собой. Спасти от отчаяния могла только работа — и она ушла в нее с головой.

В 1884 году Ковалевская стала профессором Стокгольмского университета. Здесь она открыла третий классический случай вращения твердого тела («волчок Ковалевской») и в 1888 году получила премию Бордена (прим. ред.: Шарль-Лоран Борден — французский нотариус, завещавший состояние на научные премии; премия его имени считалась одной из самых почетных наград Парижской академии наук). В 1889 году ее все же избрали членом-корреспондентом Петербургской академии наук, но на заседания не пустили: «Пребывание женщин в обычаях Академии не состоит» (прим. ред.: подробнее узнать о судьбе Софьи Ковалевской можно в нашем материале).

Лина Штерн — первая женщина-академик АН СССР

Лина Штерн (1878–1968) родилась на территории сегодняшней Литвы, тогда входившей в состав Российской империи. Высшее образование она получила в Женевском университете, куда поступила в 1898 году — в Российской империи для женщин путь в науку все еще был практически закрыт. В 1903 году она защитила диссертацию, а в 1917-м стала первой женщиной-профессором в истории Женевского университета.

В 1918 году Лина Штерн опубликовала первые сообщения о гематоэнцефалическом барьере — физиологическом механизме, регулирующем проникновение веществ из крови в мозг. Предшественники наблюдали отдельные явления из данной области, но именно Штерн сформулировала из отдельных фактов и экспериментальных данных стройную концепцию и дала ей название.

В 1925 году Штерн приняла приглашение Наркомпроса и переехала в Москву, возглавив кафедру физиологии во 2-м Московском медицинском институте. В 1935 г. под редакцией Штерн был опубликован первый сборник статей сотрудников Института физиологии, целиком посвященный теме гематоэнцефалического барьера.

В 1939 году Лина Соломоновна Штерн стала первой женщиной, избранной действительным членом Академии наук СССР. В 1944 году, при основании Академии медицинских наук СССР, она была утверждена ее действительным членом.

В годы войны Штерн разработала метод лечения травматического шока, применявшийся в полевых госпиталях. В 1943 году за цикл работ по гематоэнцефалическому барьеру получила Сталинскую премию. В 1946-м ею был разработан метод введения стрептомицина через затылочную область, который помог спасти до 70% детей с туберкулезным менингитом — заболеванием, которое до этого считалось практически неизлечимым.

Увы, все эти заслуги не смогли уберечь Лину Соломоновну от сталинских репрессий. В 1949 году она была арестовали по делу Еврейского антифашистского комитета. Большинство членов комитета в итоге было расстреляно, но Штерн чудом уцелела: ее приговорили к 3,5 годам тюрьмы и 5 годам ссылки, которую она отбывала в Джамбуле (прим. ред: тогда Казахская СССР, ныне город Тараз, административный центр Жамбылской области Республики Казахстан). После смерти Сталина она была освобождена по амнистии, в 1958 году реабилитирована. После своего освобождения Лина Штерн возглавила отдел физиологии в Институте биофизики АН СССР и работала там до конца жизни.

Хеди Ламарр — актриса и изобретатель

История Хеди Ламарр (1914–2000) — наверное, самый неожиданный сюжет в истории технологий. Она родилась в Вене, ее настоящее имя — Хедвиг Ева Мария Кислер, а псевдоним Ламарр взят в честь американской актрисы немого кино Барбары Ла Марр. Сниматься в кино она начала еще живя в Европе, а в 1937 году, уже будучи весьма известной актрисой, отправилась покорять Голливуд. За время своей актерской карьеры она сыграла более чем в 30 фильмах, включая такие культовые ленты, как «Алжир» (1938), «Квартал Тортилья-Флэт» (1942) и «Самсон и Далила» (1949). Но активное занятие актерской деятельностью не помешало Хеди оставить свой след и в области совершенно иного рода.

Систематического технического образования у Хеди не было — знания она получила благодаря природным способностям и тому, что еще будучи в браке с австрийским оружейным магнатом Фрицем Мандлем, с которым впрочем прожила недолго, сопровождала его на встречах, где обсуждались новейшие технологии. После развода Хеди с мужем и ее переезда в США авиастроитель и продюсер Говард Хьюз оборудовал для актрисы небольшую лабораторию прямо на съемочной площадке.

В свободное от съемок время Хеди активно занималась изобретательством: придумала шипучие таблетки для получения освежающих напитков, предложила Хьюзу несколько идей по улучшению формы самолетов, позже изобретала светофоры и флуоресцентные ошейники для собак. Но самые громкие ее изобретения были сделаны в области военной техники.

17 сентября 1940 года немецкая подлодка уничтожила британский эвакуационный корабль, при гибели которого  погибло более семидесяти детей. Эта трагедия усилила желание Ламарр помочь борьбе против нацизма. Вместе с композитором Джорджем Антейлом она разработала систему, основанную на концепции частот Николы Теслы. Хеди предложила отправлять сигналы не на одной частоте, а отрывками на разных. 11 августа 1942 года они получили патент США № 2 292 387 и безвозмездно передали технологию армии. Увы, патент этот лег на полку до 1959 года, когда его начали использовать для контроля дронов. Патент, на котором актриса так ничего и не заработала, сегодня оценивают в 30 миллиардов долларов. Его принцип лежит в основе Wi-Fi, Bluetooth и GPS. В 1997 году фонд Electronic Frontier Foundation наградил ее премией Pioneer Award, а в 2014 году Ламарр и Антейла посмертно включили в Национальный зал славы изобретателей США.

Сесилия Пейн-Гапошкина: открывшая состав звезд

Сесилия Пейн (1900–1979) — британско-американский астрофизик, чья докторская диссертация 1925 года навсегда изменила представления человечества о Вселенной.

В 1919 году она получила стипендию для изучения ботаники в Кембридже, но после лекции Артура Эддингтона (прим. ред.: английский астрофизик, 1882–1944), чья экспедиция 1919 года по наблюдению Солнечного затмения стала одним из наглядных доказательств теории относительности Альберта Эйнштейна) переключилась на астрономию. Кембридж в то время не присуждал женщинам ученых степеней, поэтому Пейн уехала в США, в Гарвардскую обсерваторию.

Для написания своей диссертации она проанализировала спектры тысяч звезд и применила теорию ионизации атомов, разработанную незадолго перед этим индийским физиком Мегхнадом Саха и впоследствии ставшую одной из фундаментальных основ современной астрофизики. Вывод оказался революционным: звезды состоят преимущественно из водорода (около 75%) и гелия (около 24%). До этого астрономы считали, что химический состав Солнца и звезд близок к составу Земли.

Когда Пейн отправила диссертацию на рецензию, ведущий астроном того времени Генри Норрис Рассел настоятельно рекомендовал ей убрать это заключение — оно слишком противоречило устоявшимся представлениям. Пейн подчинилась и указала в работе, что вывод о преобладании водорода «почти наверняка нереален». Четыре года спустя Рассел сам пришел к тем же результатам и опубликовал их как собственное заключение, лишь кратко упомянув более раннюю работу Пэйн.

В 1934 году Пейн вышла замуж за астрофизика Сергея Гапошкина, в браке родила троих детей. Она продолжала работать в Гарварде, но долгие годы занимала низкооплачиваемые должности без формального статуса. Лишь в 1956 году она стала первой женщиной — штатным профессором Гарвардского университета, а позже возглавила кафедру астрономии.

В честь Пейн-Гапошкиной назван открытый в 1974 году астероид. В 1976 году она  получила премию Генри Норриса Рассела — высшую награду Американского астрономического общества.

Наталья Бехтерева: разгадавшая тайну сознания

Наталья Бехтерева (1924–2008) — нейрофизиолог с мировым именем, внучка великого психиатра Владимира Бехтерева (1857–1927), создала научную школу, не имевшую аналогов в СССР.

В 1938 году, когда Наталья была еще школьницей, ее отца, инженера Петра Бехтерева, расстреляли по обвинению в контрреволюционной деятельности. Всю первую блокадную зиму 1941-1942 годов Бехтерева провела в Ленинграде. Несмотря на тяжелейшие условия жизни и статус дочери репрессированного, Бехтерова смогла поступить в 1-й Ленинградский медицинский институт имени академика И.П. Павлова, а затем в аспирантуру в Институте физиологии Центральной нервной системы АМН СССР. В 1950-х она начала работать в Институте экспериментальной медицины в Ленинграде.

В начале 1960-х лечение некоторых заболеваний мозга с помощью вживленных электродов только начинало применяться в мировой практике. В 1960 году Бехтерева стажировалась в Великобритании у нейрофизиолога Грея Уолтера — одного из пионеров этого метода. Вернувшись в СССР, она столкнулась с сопротивлением, но в 1962 году добилась разрешения на первую в стране операцию по имплантации электродов пациентке с болезнью Паркинсона.

Бехтеревой принадлежала революционная догадка: через эти электроды можно не только лечить, но и наблюдать за работой нейронов. Именно Бехтерева и ее коллеги начали изучать электрическую активность живого работающего мозга прямо во время мыслительных процессов. Эти исследования легли в основу написанной Натальей Петровной монографии «Нейрофизиологические аспекты психической деятельности человека».

Важное открытие Бехтеревой — теория о том, что мозг устроен сложнее, чем думали раньше. Она выделила в нем два типа связей: жесткие и гибкие. Жесткие — это врожденные структуры, отвечающие за жизненно важные функции. Гибкие связи формируются в течение жизни — именно они позволяют нам учиться и адаптироваться.
Наталья Бехтерева первой заговорила о том, о чем академическая наука ранее говорить избегала: исследователь изучала феномен клинической смерти, встречалась с болгарской провидицей Вангой, пытаясь найти рациональное объяснение ее способностям. Бехтерева не верила в мистику, но считала, что наука обязана исследовать любые феномены, даже если они пока необъяснимы.

В 1990 году Бехтерева добилась создания в Ленинграде (прим. ред: ныне Санкт-Петербург) Института мозга человека Российской Академии наук — единственного в России научного центра, где комплексно изучают мозг на всех уровнях.

Наталья Петровна была избрана академиком АН СССР и АМН СССР, вице-президентом Международного союза физиологических наук, почетным членом множества зарубежных академий. В 1985 году она получила Государственную премию СССР.

Устами ученых-мужчин

Пять всемирно известных имен из нашего дайджеста — лишь крошечная часть той великой армии женщин-ученых и изобретательниц, без которых невозможно представить современную науку. Число женщин, ежедневно вносящих свой вклад в развитие науки и технологий, сегодня исчисляется уже десятками тысяч. И в Международный женский день 8 Марта мы решили дать их коллегам-мужчинам возможность выразить свое восхищение тем, кто ежедневно вдохновляет их на новые исследования и открытия.

Игорь Сержанов, профессор, директор Института агробиотехнологий и землепользования Казанского ГАУ:

«В канун 8 Марта хочется сказать слова благодарности тем женщинам, чей труд двигает науку вперед, часто оставаясь за кадром громких публикаций и отчетов.

Для меня образец такого служения науке — профессор Фанузя Загитовна Кадырова. Знаете, чем она поражает? Редкой способностью совмещать фундаментальную глубину с абсолютно прикладным, "полевым" мышлением. В нашей аграрной науке это большая редкость: одно дело — блестяще защитить теорию, и совсем другое — довести сорт до реального урожая в хозяйстве. Фанузя Загитовна прошла этот путь полностью — от лабораторных экспериментов с гречихой до внедрения технологий, которые сегодня работают на конкретных полях.

Я много лет наблюдаю за ее работой и вижу главное: она умеет собирать вокруг себя талантливую молодежь и заражать их своим интересом. Ее ученики — это уже состоявшиеся специалисты, разбросанные по всей стране, и каждый из них продолжает ее подход: не просто «сделать науку для отчета», а сделать так, чтобы это принесло реальную пользу аграрию. Это и есть подлинная научная школа, которая формируется не приказами, а личным примером. Особенно восхищает ее требовательность к деталям. Она никогда не проходит мимо мелочей — будь то технология обработки семян или нюансы селекционного отбора. Именно эта скрупулезность позволяет ей получать стабильные результаты там, где другие пасуют.

В истории немало великих женщин-ученых — от Марии Кюри до Софьи Ковалевской. Но когда рядом с тобой работает такой ученый, как Фанузя Загитовна, понимаешь: величие — оно не только в учебниках, оно рождается здесь и сейчас, в стенах родного университета, в тиши лабораторий и на продуваемых ветром полях. Это пример того, как наука становится жизнью, а жизнь — наукой».

Владимир Понамарев, кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры фармакологии и токсикологии Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины:

«Я восхищаюсь двумя удивительными женщинами — это мой научный руководитель, доктор биологических наук, профессор Надежда Лукояновна Андреева, и моя коллега по грантовым проектам, доктор ветеринарных наук, доцент Ольга Сергеевна Попова.

Восхищение Надеждой Лукояновной начинается с ее научной глубины. Доктор биологических наук, профессор — это не просто строчка в дипломе, это статус, который она заслужила десятилетиями кропотливого труда. Я восхищаюсь ее эрудицией: когда мы обсуждаем мою диссертацию, она с легкостью оперирует знаниями не только в фармакологии, но и в смежных областях — от молекулярной биологии до клинической практики. Надежда Лукояновна умеет зажечь идеей, показать ту самую "изюминку" в сухих строках исследований. Надежда Лукояновна — образец интеллигенции, профессионализма и человеческого достоинства, и я бесконечно благодарен судьбе за возможность учиться у нее.

Ольга Попова— доктор ветеринарных наук, доцент, она является для меня образцом современного исследователя. Мы работаем вместе над грантовыми проектами, и я каждый раз восхищаюсь ее невероятной работоспособностью и научной смелостью. Ольга Сергеевна умеет мыслить нестандартно. В ней сочетается строгость ветеринарного врача и пытливость исследователя-фармаколога. Когда мы сталкиваемся с трудностями при оформлении заявок на гранты или в интерпретации данных, именно ее энтузиазм и вера в успех заряжают всю команду. Я восхищаюсь ее способностью находить время на все: на глубокую научную работу, на помощь студентам, на генерацию новых идей. При этом Ольга Сергеевна — удивительно открытый и доброжелательный человек».

Константин Ким, научный сотрудник Лаборатории физико-химического анализа керамических материалов (№ 33) ИМЕТ РАН:

«Если говорить об ученых, которые меня вдохновляют, их немало как среди авторов работ, которые я изучаю, так и среди тех, с кем мне довелось работать лично. Из женщин-ученых, с которыми я знаком непосредственно, хочу выделить Наилю Сайфулловну Ахмадуллину.Мы работаем вместе в Лаборатории физико-химического анализа керамических материалов ИМЕТ РАН. Меня впечатляет ее научная широта: она занимается разными видами керамических материалов и при этом стабильно публикует очень качественные работы в высокорейтинговых журналах.

Но главное ее качество — умение выстраивать отношения с людьми. Наиля Сайфулловна не просто ставит задачи, она по-настоящему объединяет специалистов с разными компетенциями для достижения общей цели. Такой подход к работе мне очень близок и, наблюдая за ней, я понимаю, как правильно выстраивать исследовательский процесс».

Антон Ем, м.н.с., Лаборатория диагностики материалов (№ 17), ИМЕТ РАН:

«Ольга Александровна Комолова, ведущий научный сотрудник лаборатории 17, является моим наставником. Это удивительно добрый и отзывчивый человек, который с огромной самоотдачей посвящает себя науке. Ее пример вдохновляет: восхищает не только трудолюбие, но и особый подход к работе и окружающим. Ольга Александровна мотивирует постоянно расти и никогда не останавливаться на достигнутом».

Константин Кистерский, м.н.с., руководитель проекта по производственной интеграции СТП Bauman Smart BioMed (МГТУ им. Н.Э. Баумана):

«Меня вдохновляет пример Аллы Борисовны Салминой. Видеть, как ведущий ученый с более 500 публикациями, недавно заслуженно избранный членом-корреспондентом РАН, продолжает задавать темп в области нейробиологии — лучшее подтверждение тому, что настоящий интеллект и масштаб мышления движет науку вперед. Ее преданность делу мотивирует расти и двигаться дальше».

Автор текста и интервьюер Валерия Стопичева

Изображение на обложке: Ai-generated

Музыка сопровождает нас постоянно, и вряд ли найдется на земле человек, у которого не было бы любимой мелодии, задевающей струны его души. Но часто ли мы задумываемся, как возникают волшебные звуки музыки? Между тем в основе работы любого музыкального инструмента лежит физическое явление, а строение звукоизвлекающего устройства зачастую бывает чрезвычайно сложным. О том, как сплетаются в мире музыки физика и лирика и как физические явления, поставленные на службу искусству, дарят нам любимые мелодии, читайте в нашей статье.

Изучением физических явлений, на которых основано возникновение музыкальных звуков занимается музыкальная акустика. Это наука, собравшая знания из самых разных областей, таких как физика, физиология, исследующая методы обработки сигналов, технологии изготовления инструментов и многое другое.

Как в них разобраться, или О сложностях классификации музыкальных инструментов

Существует множество методов классификации музыкальных инструментов. Различные подходы к этому вопросу ставят во главу угла разные моменты:

• физические характеристики инструмента: форма, конструкция, материал и т.д.; 
• способ игры на нем: щипковый, смычковый, духовой и т.д.;
• средства, позволяющие извлекать звук: смычки, клавиши и т.д.;
• качество или тембр звука;
• тональный и динамический диапазон; 
• музыкальную функцию: ритмическую, мелодическую и т.д.

При этом многие инструменты можно отнести сразу к двум разным видам, выделяющимся в отдельной классификации, в то время как в другой они будут отнесены к одному, что делает невозможным создание универсальной классификации.

Но все музыкальные инструменты объединяет одно качество: они производят звуки.

Как рождается звук

Музыкальный звук, как и любой другой, представляет собой колебания воздуха, которые улавливает человеческое ухо. В разных видах музыкальных инструментов эти колебания вызываются по-разному, в зависимости от источника. И для понимания физики звукоизвлечения нагляднее всего перечислить группы, которые объединяет именно способ получения звука. На сегодняшний день их шесть.

1.  Струнные.
2.  Духовые.
3.  Клавишные.
4.  Ударные.
5.  Электромеханические.
6.  Электронные.

А теперь о каждой из них чуть подробнее.

Струнные

В струнных музыкальных инструментах звук возникает за счет вибрации струн. Такие инструменты разделяются на несколько видов по способу, которым исполнитель заставляет струны вибрировать.

• Смычковые. Музыканты водят по струнам смычком, представляющим собой деревянную палочку с натянутым конским волосом. К смычковым относятся скрипки, альты, виолончели и контрабасы.
• Щипковые. Из названия понятно, что звук здесь извлекается пощипыванием струн. К щипковым относятся арфа, гитара, балалайка, гусли, банджо, домра, мандолина, укулеле, лютня и др. Этот же прием наряду со смычковой техникой используется при игре на контрабасе, реже — при игре на других смычковых инструментах. 
• Ударные струнные. Звуки извлекаются ударами молоточков по струнам. Иногда молоточками управляет механизм, как в случае с фортепиано, иногда сам музыкант, например, играющий на цимбалах.

Каким бы способом ни прикасался музыкант к струне, с точки зрения физики принцип возникновения звука всегда один: вибрирующая струна заставляет воздух вокруг себя колебаться, создавая таким образом звуковую волну. Эти колебания улавливает ухо человека. 

Высота звука зависит от толщины, натяжения и длины струны:

• более длинные струны издают более низкий звук, чем короткие; 
• струны, натянутые сильнее, издают более высокий звук, чем ослабленные;
• более толстые струны издают более низкий звук, чем тонкие. 

Разные ноты на струнных инструментах извлекаются по-разному. Например, цитра, арфа и фортепиано имеют наборы параллельных струн, по одной на каждую ноту, которые можно извлекать по отдельности или вместе, создавая аккорды. В таких инструментах как гитара или скрипка с помощью пальцев можно удлинять или укорачивать струны, зажимая их в разных точках грифа, чтобы извлекать ноты разной высоты.

Помимо струн и рук музыканта важнейшим элементом, участвующим в звукоизвлечении, является дека. В зависимости от инструмента ее также называют верхней декой, верхней пластиной, резонатором, столом, звуковым столом. Это поверхность, которой струны передают вибрацию, обычно через бридж (мост) — накладку, удерживающую струны на расстоянии от верхней части инструмента. Когда дека вибрирует, она генерирует звуковые волны, подобно громкоговорителю. При движении резонатора вперед воздух перед ним сжимается и отходит от инструмента, при движении назад давление перед инструментом снижается, и воздух устремляется внутрь разреженной области. В ходе этого процесса чередующиеся импульсы сжатия и разрежения распространяются от деки, создавая звуковые волны. Струны и дека вибрируют с одной и той же частотой, но поверхность деки перемещает больший объем воздуха, что дает более громкий звук.

Духовые

Это музыкальные инструменты с резонатором — обычно это трубка — в котором столб воздуха приводится в колебание за счет того, что музыкант вдувает в него воздушный поток силой своих легких. Звуки разной высоты получаются за счет того, что музыкант меняет длину вибрирующего столба воздуха. Чем больше его длина, тем медленнее колебания и ниже производимый звук. Духовые инструменты делятся на деревянные и медные.

• Деревянные. По способу звукообразования они тоже в свою очередь делятся на два вида:
  • лабильные — в них воздушная струя рассекается об острый край стенки инструмента (лабиум), к ним относятся все виды флейт;
  • язычковые — в них колебания возникают за счет вибрации язычка (трости), укрепленного в верхней части инструмента. К ним относятся кларнет, саксофон, гобой, фагот, дудук и другие.

У большинства деревянных инструментов есть клапаны или отверстия для пальцев, расположенные на определенном расстоянии друг от друга. Разные ноты получаются за счет сокращения или удлинения воздушного столба внутри инструмента. Обычно это достигается путем открытия и закрытия определенных отверстий на инструменте с помощью клавиш или пальцев. Воздушный столб доходит до первого открытого отверстия. Чем ближе первое открытое отверстие к источнику потока воздуха, тем короче вибрирующий воздушный столб и, соответственно, выше звук.

• Медные. К ним относятся: валторна, труба, тромбон, фанфара, горн и другие. Источником колебаний в медном духовом инструменте является амбушюр — губы, язык, лицевые мышцы музыканта, регулирующие мощность выдыхаемого потока. Далее этот поток, проходя внутри инструмента, обрабатывается для извлечения звуков определенной высоты. Для расширения диапазона в медных духовых инструментах есть множество трубок, которые можно перекрывать с помощью клапанов, чтобы изменять длину инструмента и, соответственно, высоту ноты. В таких инструментах, как тромбон, длина трубки регулируется с помощью скользящего механизма.

Интересно отметить, что такая классификация возникла давно, когда одни инструменты действительно изготавливались только из дерева, а другие только из меди. Позднее, когда стали использоваться и другие материалы, классов все равно осталось два, но отличие между ними уже заключалось не столько в материале, сколько в способе извлечения звука. Например, современные концертные флейты обычно изготавливаются из высококачественных металлических сплавов, как правило, содержащих никель, серебро, медь или золото, но их по-прежнему относят к виду деревянных духовых. А вот саксофон всегда был металлическим, но относится к деревянным духовым инструментам по методу звукоизвлечения.

Клавишные

К клавишным относятся инструменты, при игре на которых музыкант управляет рядом рычагов — клавиатурой. При этом многие инструменты, традиционно относимые к клавишным, можно одновременно причислить и к струнным, например фортепиано, клавесин; и к клавишно-духовым, например орган; и к духовым язычковым, например аккордеон, баян. Поэтому физика звукоизвлечения у клавишных инструментов в общих чертах совпадает с классами, описанными выше. Но орган все же заслуживает отдельного внимания как музыкальный инструмент, имеющий необыкновенно сложное строение. 

Звук в органе возникает при прохождении через трубы воздуха, находящегося под контролируемым давлением. Количество труб при этом может быть разным. Например, в самом большом на сегодня инструменте, органе концертного зала Бордуок (Атлантик-Сити, США) их более 33 тысяч, а в маленьких органах-портативах всего от 8 до 15 штук. В отличие от других духовых инструментов в органе каждой ноте соответствует своя труба. 

Один или несколько наборов труб, называемых регистрами, размещены над деревянными ящиками с отверстиями, в которых находится сжатый воздух. Эти емкости называются виндладами. В первых органах давление в них создавалось вручную. Для этого специальные помощники органистов — кальканты — раздували мехи (прим. ред.: устройство для нагнетания воздуха куда-либо). Сейчас для тех же целей применяются электрические моторы. Вход воздуха в трубы контролируется музыкантом при помощи одной или нескольких клавиатур. Те, что управляются руками, называются мануалами, приводимые в действие ногами — педальной клавиатурой или просто педалями. Все они находятся на пульте, которым и управляет музыкант. Кроме клавиатур там располагаются еще рукоятки-переключатели регистров. Вытянув такую рукоятку, музыкант открывает доступ воздуха к соответствующему регистру. В зависимости от конструкции органа он может иметь разное количество регистров, каждый из которых вносит свой вклад в общий характер музыки. Именно искусство управлять регистрами — основа мастерства органиста, позволяющая использовать все красочное многообразие сложнейшего инструмента.

Ударные

Это класс музыкальных инструментов, в которых звук извлекается ударами, трением, сотрясанием либо соприкосновением их с парным предметом, как, например, в тарелках. 

• Мембранофоны. Это любой музыкальный инструмент, который издает звук в основном за счет вибрирующей натянутой мембраны из кожи, пластика или другого материала. К ним относятся литавры, барабаны и бубны. Звукоизвлечение здесь происходит от колебания мембраны. Высота звука зависит от степени натяжения мембраны. У барабанов она натянута на полый корпус, а звук извлекается ударами по мембране палочками, щетками или руками. На литаврах, имеющих котлообразные корпуса, играют палочками с наконечниками, обтянутыми мягким материалом.
• Идиофоны. Музыкальные инструменты, которые издают звук за счет вибрации самого инструмента, без использования воздушного потока, в отличие от всех описанных выше. По способу звукоизвлечения делятся на:
  • ударные — гонг, треугольник, вибрафон, колокольчики и другие;
  • соударяемые — тарелки, кастаньеты, трещотки и другие;
  • сотрясаемые — бубенцы, колокольчики, маракасы и другие;
  • язычковые идиофоны — варганы, ламеллафоны и другие.

Существует еще одна, отдельная группа ударных, относящихся также к струнным инструментам, — хордофоны. Например, фортепиано, где по струнам ударяют молоточки, приводимые в движение клавишами, или цимбалы, в которых звукоизвлечение происходит при ударе деревянных палочек по струнам.

Электромеханические и электронные инструменты

С приходом XX века, когда научно-технический прогресс принес новые знания и технологии и в музыкальную сферу, начали появляться инструменты, где звукоизвлечение производится с участием силы электричества. 

• Электромеханические инструменты отличаются от традиционных тем, что в них механические детали создают звуковые колебания, улавливаемые и усиливаемые электрическими компонентами. К ним относятся, например, электрогитары. Чаще всего в них используется электромагнитный звукосниматель, представляющий собой индукционную катушку. Он реагирует на изменения магнитного поля, вызванные звуковой волной, которую создают струны, колеблющиеся в этом поле. Затем звукосниматель преобразует эту волну в электромагнитную.

• Электронные. В электронных музыкальных инструментах с помощью электронных схем генерируется электрический звуковой сигнал, подаваемый на усилитель, где он воспроизводится в виде звука. Это могут быть и аналоги обычных музыкальных инструментов, такие как электронные флейты, валторны, лазерная арфа и т.д. А есть совершенно самостоятельные инструменты, такие как синтезатор.

Различные новые электронные инструменты с использованием современных технологий появляются с тех пор регулярно. Но отдельно хочется рассказать о, пожалуй, самом загадочном и удивительном инструменте — терменвоксе. Он был изобретен российским физиком Львом Терменом в 1920 году. Это электронный музыкальный инструмент, управляемый без физического контакта со стороны исполнителя. Вот что говорит о принципе работы необычного инструмента и технике игры на нем правнук изобретателя Петр Термен, являющийся один из ведущих мировых исполнителей музыки на терменвоксе: «Когда музыкант играет на терменвоксе, он не касается инструмента, просто перемещает руки в воздухе, в пространстве возле двух антенн. Чем ближе правая рука к правой антенне, тем звук выше, дальше — ниже. Получается что-то вроде воздушного скрипичного грифа с одной струной. Движения левой руки вверх и вниз возле левой антенны регулируют громкость звука, их можно сравнить с работой смычком. Благодаря электрической схеме вокруг антенн находятся два электрических поля, а человеческие руки проводят электричество и изменяют параметры схемы терменвокса, так происходит управление». 

По словам Петра Термена, по сложности терменвокс ближе к виолончели или скрипке: музыкант постепенно запоминает расстояния между звуками, формируется техника игры, мышечная память. При этом терменвокс обладает полным звуковым диапазоном — от самых высоких до самых низких звуков.

Это нетемперированный музыкальный инструмент, как скрипка и голос. На нем может исполняться как специально написанная для него музыка, так и произведения, созданные для других музыкальных инструментов. 

«За прошедшие десятилетия появилось множество версий терменвокса, сейчас существуют и цифровые терменвоксы, гибридные версии. У разных моделей терменвокса разные тембры, разные технические параметры, но в главном он остается неизменным», — говорит Петр Термен. И добавляет: «Мне кажется, что Лев Термен сразу создал терменвокс совершенным: ничего лишнего, только движения рук в пространстве, только исполнитель и звук».

***

Новые технологии и креативное мышление современных музыкантов дают свои плоды в виде множества необычных музыкальных инструментов, появляющихся и совершенствующихся регулярно. Вот только два примера того, как сплетаются воедино музыка и новые технологии.

• Лазерная арфа. Такой инструмент использует знаменитый французский композитор Жан Мишель Жарр. Она представляет собой пучок лазерных лучей. Чтобы получить заданный звук, нужно перекрыть луч, соответствующий высоте. Звукоизвлечение происходит немного разными способами. Например, во фреймовой лазерной арфе лучи светят на ряд фотодатчиков. Если луч перекрывается рукой исполнителя, датчик подает электрический сигнал, который преобразуется в звук. В открытых лазерных арфах датчики расположены внизу и срабатывают от лучей, отражающихся от ладоней музыканта.

• Реактейбл — электроакустический электронный музыкальный инструмент в виде сенсорной панели с технологией мультитач. Точечное или скользящее прикосновение к определенной области поверхности создает соответствующей звук. Панель имеет довольно большую площадь, что позволяет играть на ней сразу нескольким исполнителям. 

Большинство новинок предусматривают не просто игру на инструменте, но и создание новой музыки и целых новых направлений. А значит, будет возникать и новая музыка. 

Автор текста Наталья Сидорова

Изображение на обложке: Freepik