2011年11月17日木曜日

5_95 基本単位:キログラム 2

属性を測定して示すために必要最小限の基本的な単位(基本単位)は、たったの7つです。この7つの単位があれば、他の単位(組立単位)がすべて表現できます。この基本単位が、20年ほどの前に変更されました。

 前回、指数と有効数字を利用すれば、どんな大きな数値、どんな小さな数値でも、簡便にそして正確に示すことができることを紹介ました。これで、一つの属性はひとつの単位で示すことができることになります。しかし、属性はいっぱいあります。はかるべき属性は、少ないほうがいいはずです。必要不可欠な属性とはどのようなものでしょうか。つまり、はかるべき属性の単位は、あったいいくつあればいいのでしょうか。
 速さには、時速○km(km/時)や秒速○m(m/秒)、光年などがあること、密度でもg/cm^3、kg/m^3など表し方があることを示しました。単位を統一すれば、速さはm/秒、密度はkg/m^3としたしましょう。
 さて、よく見ると、速さは、時間と長さから導かれています。密度は、質量と体積から、体積は長さから導かれます。つまり、速さと密度を表すには、時間、長さ、そして質量の3つの単位があればいいことになります。2つの属性ですから、はかるべき属性が増えてたようにみえますが、このような整理を多くの属性に対しておこなっていけば、多数の単位があっても、より少ない単位で表現することが可能なはずです。
 いろいろな単位のうちで、基本となるべき単位のことを、基本単位と呼んでいます。速さと密度では、時間、長さ、質量が必要な単位でしたが、これらは基本単位となっています。速さのm/秒や密度のkg/^3は、基本単位を組み合わせることで生み出すことができます。このような単位を組立単位と呼びます。
 組み立て単位は、属性の数だけあるはずです。では、基本単位はいったいくつあるのでしょうか。すでに、先人が考えています。7つ基本単位があればいいことがわかっています。その単位は、基本単位は、時間、長さ、質量、電流、温度、物質量、光度です。本当にこんなに少なくていいのかと思えるほどの少ななさです。
 質量をgにするかkgにするか、長さをmするかcmにするかなどの選択によって、物理的な定数が変わってきます。その組み合わせによってMKSA(m、kg、sec、A)系やCGSA(cm、g、sec、A)系などがありす。1960年の国際度量衝総会で、MKSA系を拡大したSI系に変更されました。そして今では聞きなれた力のN(ニュートン)や気圧のPa(パスカル)が導入されました。日本でも1990年代からその導入がおこなれ、現在に至っています。私が学生の頃は、CGSA系の単位で物理がや科学を習いました。しかし、その後新しい単位系に移行しましたので、馴染むのに時間がかかりました。
 では、7つの基本単位とは、どのようにして定義されているのでしょうか。次回紹介します。

・移行・
単位系がCGSA系からSI系に変わっても、
物理や科学の基本は変わりません。
しかし、定数の数値は変わります。
どの単位を簡単に表現できるかによって
単位系の個性が現れます。
日本では1990年代からSIへの移行が進みました。
小学校では1992年、中学校では1993年、
高等学校では1994年から導入されました。
今の学生は、気圧のバール(bar)や
力のkgfなどという単位は知らないのでしょう。
これも時代の流れなのでしょうね。

・雪・
先日、北海道各地で平野部での積雪がニュースになりました。
確かにここ数日寒かったですが、
わが町でも、15日、16日と連続的に夜半に雪になり、
明け方まで雪が残っていました。
いよいよ寒くなってきました。
我が家の車も冬タイヤにかわりました。
暖かい秋を味わいましたが、
長い北海道の冬の到来です。