大学物理（工学物理）#001：物理学で使う単位

物理学は、身の回りの世界を理解するためのさまざまな法則や原理を含む学問です。

その多くは数学的な関係として表され、物理量同士の関係を示します。

物理量は物理現象を数量化するために定義されたもので、長さ、質量、時間、温度などが例です。

特に力学では
長さ・質量・時間という3つの基本的な物理量が重要です。
これらは、力学の他のすべての物理量を表す基本的な構成要素です。

しかし、物理量を測定して結果を他の人に伝えるには標準が必要です。誰もが同じように理解でき、どこでも同じ結果を得られる標準でなければなりません。

そのため、1960年に国際委員会が科学の基本的な物理量について一連の標準を定めました。これをSI（国際単位系）と呼び、長さ・質量・時間の単位はそれぞれメートル（m）、キログラム（kg）、秒（s）です。

SI導入以前は、各国に独自の標準がありました。

例えば1120年、イギリスの王は長さの標準をヤードと名付け、鼻先から伸ばした腕の先までの距離と等しいと定義しました。フランスではルイ14世の王の足の長さを標準として使いました。

現在では、ほぼすべての国と科学界がSIを使っています。標準単位を国際的に認め、その分量単位や倍量単位を使うことで、世界のどこでも同じ測定結果が得られるようにしています。

もちろん、標準が時代とともに変わる場合もあります。
例えばメートルは、当初は赤道から北極までの距離の1000万分の1でしたが
その後、特定の白金–イリジウム製の棒に付けた2本の線の間の距離となり
最近では、光が真空中を1/299,792,458秒間に進む距離として再定義されました。

質量のSI単位であるキログラムは、フランスのセーヴルにある国際度量衡局に保管された、特定の白金–イリジウム合金製円筒の質量と定義されています。

時間の単位である秒も、もともとは平均太陽日の一部でした。しかし、地球の自転が時間とともに変わることが分かり、セシウム133原子の特性周波数を用いる原子時計に基づいて再定義されました。

このように科学の基本単位は時代とともに変化・発展してきましたが、目的は常に同じでした。科学的な測定と研究のために、国際的に認められた標準を提供することです。

今日は、物理学の基本物理量とSI単位を学びました。ありがとうございました。