民話や歴史に登場する計量単位

メートル法単位

大きい単位と小さい単位

英語とメートル法単位の変換

資料

メートル法は長さや質量、時間、温度などさまざまな量の表現方法として国際的に合意した単位群であり、その単位は「メートル法単位」と呼ばれます。 ジャガイモの重さから月までの距離まで、何かを測るときはいつも、その結果をいくつかの特定の単位で表します。たとえば、「英語」測定法ではポンドやマイル（米国では今でも標準ですが、英国ではもはや広範囲に使われていません）、メートル法ではキログラムやキロメートルなどです。 1994年の時点で、世界のすべての国がメートル法を採用しており、アメリカ、ブルネイ、ビルマ、イエメンの4カ国だけが例外でした。

世界中で一般的に使用されているメートル法は、時間や距離などの日常的なものから、エネルギー、電気、放射線の特性などの高度な技術を要するものまで、ほとんどすべての測定可能物理量の測定単位を包括する国際単位系の一部でしかありません。 国際単位系は、1948年に開催された第9回国際度量衡総会から発展したものである。 1960年に開催された第11回国際度量衡総会で改良され、フランス語でSystème International d’Unite´s（略称SI）と呼ばれるようになりました。 もともとメートル法は、長さを表すメートル、質量を表すキログラム、時間を表す秒の3つの基本単位だけに基づいていた。 今日、さまざまな科学的量に対して公式に認められたSI単位は50以上ある。

民間伝承と歴史における測定単位

聖書のノアの物語では、箱舟は長さ300キュビット、高さ30キュビットであるとされていた。 初期のすべての大きさの単位と同様に、キュビットは常に便利な人体に基づいており、おそらく人の前腕の肘から指先までの長さであったと思われます。 例えば、板を測るには、前腕をその長さ方向に順次倒していけばよかったのです。 中世では、中世の王の親指の第一関節の長さがインチであったと言われている。 ヤードは、かつてイングランド王ヘンリー1世の鼻から伸ばした中指の先までの距離と定義されていた。 929>

ルネサンス期のイタリアで、レオナルド・ダ・ヴィンチは作品を並べるのにブラッチョ（腕）と呼ばれるものを使った。 これはパルミ（手のひら）2枚分に相当する。 しかし、アームとパルミはもちろん違うでしょう。 フィレンツェでは、技師が23インチのブラッチョを使ったのに対し、測量士のブラッチョは平均して21.7インチしかなかった。 929>

やがて、古代の「経験則」は、より慎重に定義された単位に取って代わられた。 1799年にフランスでメートル法が採用され、1824年にはイギリスの帝国単位系が確立された。 1893年には、アメリカで使われていた英語の単位がメートル法で再定義され、ヤードは0.9144メートルと定義されるなど、より厳密に単位が定義されるようになった。 しかし、1988年の通商競争力法（Omnibus Trade and Competitiveness Act of 1988）で「it is the declared policy of the United States. .to designate the metric system of measurement as the preferred system of weights and measures for United States trade and commerce.”

英語の単位は一貫性のない基準に基づいているのである。 中世の王の親指が惜しくも使えなくなったとき、インチは大麦3粒を端から端まで並べた長さに変更されたが、あまり改善されていない。 一方、メートル法は、人間の気まぐれではなく、定義され管理された基準に基づいている。 腕、手、大麦の粒の大きさは明らかに異なるだろう。3フィートヤードの大きさは、誰の足が問題になっているかによって異なる。

バケット、バット、チェーン、コード、ドラム、エル、ファゾン、ファーキン、ギル、グレイン、ハンド、ノット、リーグ、3種類のマイル、4種類のオンス、5種類のトンなど、多くの英語の単位がある。 文字通り、このほかにも何百種類もある。 体積や大きさを表すだけなら、英国式ではオンス、パイント、クオート、ガロン、バレル、ブッシェルなどが使われています。 一方、メートル法では、量の種類ごとに基本単位が 1 つしかありません。

どのような測定単位でも、どのようなシステムでも、ある用途には大きすぎ、別の用途には大きすぎるということがあります。 例えば、すべての距離をマイルで、すべての重量をオンスで表すには、非常に小さいまたは非常に大きい数字を常に使用する必要があり、その結果、それらの数字を記録したり伝達したりする時間が浪費されることになる。 そのため、マイルやオンスだけでなく、インチやトンもあるのだ。 しかし、問題は、アメリカ（「英語」）のシステムでは、様々な大きさの単位間の変換係数が、1フィートあたり12インチ、1ヤードあたり3フィート、1マイルあたり1760ヤードとなっていることである。 これは完全に恣意的なものだ。 一方、メートル法では、変換係数はすべて10の累乗である。 つまり、メートル法はドルやセントと同じように10進法なのである。 つまり、ドルやセントと同じように、メートル法も10進法なのです。実は、数字の仕組みはすべて10進法で、3や12ではなく、10を基準にしています。 したがって、メートル法では、ある単位を別の大きさに変換するのは、単に小数点を移動させるだけでよいのである

メートル法単位

SIでは、まず長さ、質量、時間、電流、温度、物質量、光度の7つの基本単位を定義する。 (物質量とは、物質のサンプルに含まれる素粒子の数である。 光度とは光源の明るさのことである)。 しかし、この7つの基本量のうち、科学者以外が日常的に使っているのは、長さ、質量、時間、温度の4つだけである。 長さはメートル、質量はキログラム、時間は秒、温度は摂氏で、それぞれSI単位に定義されている。 (また、電流はアンペア、物質量はモル、光度はカンデラという単位がある。） この7つの基本単位から、他のほとんどの単位を導き出すことができる。 例えば、面積は2つの長さの積で、メートル2乗、平方メートルとなる。 929>

メートルはもともと地球の大きさで定義され、赤道から北極までパリを直行する距離の1千万分の1だとされていた。 しかし、現代のメートルとは、「光速で進むと、一定時間にどれだけの距離を進むか」という意味で定義されている。 真空中の光速は、大陸がどのように移動しようとも不変の自然界の基本定数であると考えられている。 929>

キログラムは質量のメートル法単位で、重さではありません。 質量は物体に含まれる物質の量を示す基本的な尺度である。 野球のボールを地球から月に打っても質量は変わりませんが、月に着地すると、月の引力が小さくなるため、重さは小さくなります（重量は減少します）。 宇宙飛行士は宇宙で無重力になれますが、体重を減らすにはダイエットをするしかありません。 しかし、私たちが地球を離れない限り、質量と体重を同じものであるかのように、ゆるやかに語ることができる。 ですから、「質量」ではなく「重さ」をキログラム単位で自由に表現することができます。 残念ながら、地球上でキログラムを標準化するような、絶対に不変の質量の基準はまだ見つかっていません。 そこで、キログラムは、フランスのセーヴルにある国際度量衡局で1889年から（非常に慎重に）保管されているプラチナ・イリジウム合金のある棒の質量と定義されています。 キログラムは2.2046ポンドであることがわかりました。

時間のメートル法単位は、それが現在より正確な方法で定義されていることを除いて、常に使用されてきたのと同じ秒です。 地球の自転が遅くなっているため、もはや地球の自転（1日の86,400分の1）には依存しません。自転が遅くなるにつれて、1日は少しずつ長くなっていきます。 そこで、1秒はセシウム133という原子の振動で定義されるようになった。 1秒は、セシウム133原子がある特定の方法で9,192,631,770回振動するのにかかる

時間と定義されています。 これは奇妙な定義に聞こえるかもしれませんが、原子の振動は原子自体の性質にのみ依存し、セシウム原子はおそらく永遠にセシウム原子と全く同じ振る舞いを続けるため、1秒の標準サイズを定める見事なまでに正確な方法なのです。 929>

温度のメートル法単位は摂氏度（oC）であり、英語システムの華氏度（°F）に取って代わるものである。 科学者たちのSIでは、温度の基本単位は実はケルビン（K）であり、「度ケルビン」ではなく、単に「ケルビン」なのである。 ケルビンと摂氏の大きさは全く同じで、華氏の1.8倍である。 しかし、1.8をかけたり割ったりするだけでは、摂氏やケルビンと華氏を換算することはできない。 つまり、ゼロ度の目盛りが異なる温度で設定されているのだ。 ケルビンスケールとセルシウススケールでも同じことが言えますが、変換は非常に簡単で、ケルビン単位の温度は、セルシウス単位の温度から273.15を差し引いたものです。 ケルビン温度0度は絶対零度で、分子運動がまったくない（厳密に言えば、量子力学が許す限りそれに近い）最低温度です。

大きい単位と小さい単位

メートル（1.0936ヤード）は原子を測定するには大きすぎ、2都市間の距離を測定するには小さすぎるため、さまざまな小さい、大きい単位が必要になりました。 しかし、

KEY TERMS

Kelvin- 国際システム（SI）の温度の単位です。

質量-任意の物質のサンプルに含まれる物質の量を表す尺度。 質量は重量のように惑星の重力の強さに依存しない。

物質-あらゆる物質。

温度-物質のサンプルに含まれるすべての素粒子の平均運動エネルギーの尺度。

英米のシステムのようにまったく異なる名前を持つ異なるサイズの単位を考案するのではなく、単位の名前に接頭語を付けることによって、ほぼ任意のサイズのメートル単位を作成することができます。 例えば、キロはギリシャ語で千を意味するので、キロメートル（kil-OM-et-er）は千メートルです。 同様に、キログラムは1000グラム、ギガグラムは10億グラムまたは109グラム、ナノ秒は10億分の1秒または10-9秒です。

分数は厳密に規則に適合していなくても、便宜上または歴史的理由からメートル法に残すことが許可されています。 例えば、分、時間、日は習慣的なものなので、メートル法では10の倍数ではなく、60秒、60分、24時間として定義されている。 体積の単位は、一般に大きすぎて商売にならない立方メートルではなく、立方メートルの千分の一であるリットルが最も一般的なメートル法である。 さらに小さい体積には、1リットルの1000分の1であるミリリットルがよく使われる。 また、大きな質量には、キログラムの代わりにメートル トンがよく使われます。 1トン（海外ではtonneと表記されることが多い）は1,000キログラムです。 1キログラムは約2.2キログラムなので、1トンは約2,200キログラム。 アメリカの1トン（2,000ポンド）より10％重い。 もう一つ、よく使われる非標準のメートル法単位に、土地面積を表す「ヘクタール」があります。 ヘクタールは1万平方メートルで、0.4047エーカーに相当する。

英語とメートル法の変換

アメリカのような高度な工業国が新しい単位系に変更する際の問題は相当なものである。 米国でメートル法が一般に使われるようになれば、その簡便さと便利さを享受できるが、両方の方式が使われている移行期は困難なものである。 しかし、日常生活で使用されるSI単位や接頭辞はごくわずかであり、一般人が慣れる必要がある。

単位と標準も参照。

リソース

BOOKS

Alder, Ken. すべてのものの尺度。 世界を変えた7年の旅と隠されたエラー。 ニューヨーク フリー・プレス, 2002.

Fandel, Jennifer. メートル法（いったい何？） Hadley, MA: Creative Education, 2006.

Hebra, Alexius J. Measure for Measure: The Story of Imperial, Metric, and Other Units.（ヘブラ，アレクシウス J. メジャー・フォー・メジャー：帝国、メートル、その他の単位の物語）. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2003.

Robert L. Wolke