シコウノキロク

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世の中の単位は7つの基本単位で成り立っている

普段、何気なく使っている単位。

時間、重さ、温度。

世の中に存在するありとあらゆる単位は7つの基本となる単位を元に決められる。

それら基本の単位を決めるために厳密な方法が決められています。

つまり、我々が普段何気なく用いている単位はたった7つの方法によって決められる世界の上に成り立っているのです。

本記事では、世界を構成する7つの選ばれし単位について、簡単に紹介していきます。

これを読めば貴方も単位マスターになれるかも。

7つの基本単位

長さ、質量、時間、電流、温度、光度、物質量。以上、7つになります。

これらがどのように決定されているのでしょうか。

物理量 単位 定義
長さ メートル m 真空中で1秒の299 792 458分の1の時間に光が進む行程の長さ
質量 キログラム kg 国際キログラム原器の質量
時間 秒 s セシウム133の原子の基底状態の2つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の周期の9 192 631 770倍に等しい時間
電流 アンペア A 真空中に1メートルの間隔で平行に置かれた無限に小さい円形の断面を有する無限に長い2本の直線状導体のそれぞれを流れ、これらの導体の1メートルにつき千万分の2ニュートンの力を及ぼし合う直流の電流
温度 ケルビン K 水の三重点の熱力学温度の273.16分の1
光度 カンデラ cd 放射強度683分の1ワット毎ステラジアンで540テラヘルツの単色光を放射する光源のその放射の方向における光度
物質量 モル mol 0.012キログラムの炭素12の中に存在する原子の数と等しい構成要素を含む系の物質量

うん、わからん!

とりあえずなんか凄そうなのは伝わってくる。

ただ、一点だけわかることがあります。7つ基本単位に人工物が含まれているのです。

唯一の人工物

それは質量です。

その他は、自然界の法則に基づいた値となっています。

国際キログラム原器の質量により、キログラムが定義されています。その原器は白金とイリジウムの合金で作製されたもの。

質量を決定できるのがたった1つの原器では扱いづらいですよね。そのため、複製品が40個存在しています。

その複製品と原器の質量を計測したところ差異が発生したため、別の定義を再設定することが決定しました。

2018年を目標として、質量も自然界の法則に基づいた値にしようと動きがあります。

新しい基本単位

新たに全ての単位に対して新たな定義が提案されています。

物理量 単位 提案された定義
長さ メートル m メートル (m) は長さの単位であり、その大きさは、単位 m·s−1 による表現で、真空中の光速度の数値を正確に 299792458 に固定することで示される。
質量 キログラム kg キログラム (kg) は質量の単位であり、その大きさは、単位 s−1·m2·kg(J·s に等しい)による表現で、プランク定数の数値を正確に 6.62606957×10−34 に固定することで示される。
時間 秒 s 秒 (s) は時間の単位であり、その大きさは、単位 s−1(Hzに等しい)による表現で、基底状態で温度が0ケルビンセシウム133原子の超微細構造の周波数の数値を正確に 9192631770 に固定することで示される。
電流 アンペア A アンペア (A) は電流の単位であり、その大きさは、単位 A·s(Cに等しい)による表現で、電気素量の数値を正確に1.602176565×10−19に固定することで示される。
温度 ケルビン K ケルビン (K) は熱力学温度の単位であり、その大きさは、単位 s−2·m2·kg K−1(J·K−1 に等しい)による表現で、ボルツマン定数の数値を 1.3806488×10−23 に固定することで示される。
光度 カンデラ cd カンデラ (cd) は光度の単位であり、その大きさは、単位 s3·m−2·kg−1·cd·sr または cd·sr·W−1(lm·W−1 に等しい)による表現で、周波数 540×1012 Hz の単色光の発光効率の数値を 683 に固定することで示される。
物質量 モル mol モル (mol) は物質量の単位であり、その大きさは、単位 mol−1 による表現で、アボガドロ定数の数値を 6.02214129×1023 に固定することで示される。

うん、わからん!

ですが、質量で使われていた人工物はなくなり全てが自然界の法則から導かれるものになる予定です!

さいごに

今回見たように単位に対して厳密な定義を設定してもらえるおかげで、曖昧な世界がものさしで測れたりするわけですね。

基本単位の定義を考えてくれている方々に感謝!

最後までお読みいただきありがとうございました。

参考にしたサイト

SI基本単位 - Wikipedia

新しいSIの定義 - Wikipedia

1kgの定義、原器から「原子の数」へ | ナショナルジオグラフィック日本版サイト

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