測定単位

測定単位、または測定単位とは、慣習または法律によって定義され採用された、同じ種類の量を測定するための基準として使用される、量の明確な大きさのことです。^{[ 1 ]}その種類の他の量はすべて、測定単位の倍数として表すことができます。^{[ 2 ]}例えば、長さは物理量です。メートル（記号：m）は、あらかじめ定められた明確な長さを表す長さの単位です。例えば、「10メートル」（または10 m）を参照する場合、それは「メートル」と呼ばれるあらかじめ定められた明確な長さの10倍を意味します。  

測定単位の定義、合意、そして実用化は、古代から現代に至るまで、人類の営みにおいて極めて重要な役割を果たしてきました。かつては数多くの単位系が広く用いられていましたが、現在では国際単位系（SI）という世界標準が存在し、これはメートル法の現代版として、従来のCGS単位系に取って代わっています。

貿易においては、公平性と透明性を確保するために、度量衡はしばしば政府の規制の対象となります。国際度量衡局（BIPM）は、世界的な測定の統一性と、国際単位系（SI）へのトレーサビリティを確保する役割を担っています。^{[ 3 ]}

計測学は、国内外で認められた測定単位を開発する科学です。^{[ 4 ]}物理学と計測学では、単位は物理量の測定基準であり、有用であるためには明確な定義が必要です。実験結果の再現性は科学的方法の中心です。標準単位系はこれを容易にします。科学的な単位系は、歴史的に商業目的で開発された重量と測定の概念を洗練したものです。^{[ 5 ]}

科学、医学、工学の分野では、日常生活で使用される単位よりも大きい単位や小さい単位が用いられることがよくあります。適切な測定単位を選択することで、研究者は問題解決に役立てることができます（例えば、次元解析を参照）。

測定単位は、物理的性質の標準化された量であり、その性質の発生量を表す係数として使用されます。^{[ 1 ] [ 2 ]}測定単位は、人類が発明した最も初期の道具の一つです。原始社会では、多くの作業に基本的な尺度が必要でした。それらの作業には、適切な大きさや形の住居を建設したり、衣服を作ったり、食料や原材料を物々交換したりすることが含まれます。18世紀後半のフランス革命中にフランスで十進法メートル法が確立される前は、 ^{[ 6 ]}多くの長さの単位は人体の各部分の大きさによって決定されていました。^{[ 7 ]}

最も初期の統一測定システムは、紀元前4千年紀から3千年紀にかけて、メソポタミア、エジプト、インダス渓谷の古代の人々の間で、そしておそらくペルシャのエラムでも作られたようです。^{[ 8 ] [ 9 ]}

聖書には重さと尺度について記されています（レビ記19章35-36節）。正直であること、そして公正な尺度を用いることは戒めです。

1215年のマグナ・カルタ（大憲章）において、イングランドの男爵たちがジョン王に提示した印章付き文書の中で、ジョン王は第35条で「王国全土において、ワインは1単位、エールも1単位、穀物も1単位、すなわちロンドン・クォートとし、染色布、赤褐色布、鎖帷子の幅は1幅、すなわち耳から2エル下とする」ことに同意した。

21世紀の現在、国際単位系は世界で主に使われています。米国慣用単位系や帝国単位系など、他の単位系も存在します。米国は、少なくとも大部分がメートル法に移行していない唯一の工業国です。^{[ 10 ]}普遍的に受け入れられる単位系を開発するための体系的な取り組みは、1790年にフランス国民議会がフランス科学アカデミーにそのような単位系を考案するよう依頼したことに遡ります。このシステムはメートル法の前身であり、メートル法はフランスで急速に開発されましたが、17か国がメートル条約に署名した1875年まで普遍的に受け入れられることはありませんでした。この条約が署名された後、度量衡総会（CGPM）が設立されました。CGPMは現在のSIを作成し、これは1954年の第10回度量衡会議で採択されました。現在、米国はSIと米国慣用単位系の両方を使用する二重システム社会です。^{[ 11 ] [ 12 ]}

測定単位（または測定単位）の正式な定義は^{[ 1 ]です。}

慣例によって定義され採用された実数スカラー量で、同種の他の量と比較することで、2つの量の比率を数値で表すことができる。

長さ、時間、質量など、数多くの物理量の例が、測定単位のリストとしても機能する物理量のリストに掲載されています。

ある量に対して単一の測定単位を使用することには明らかな欠点があります。たとえば、2つの都市間の距離と針の長さに同じ単位を使用するのは非現実的です。そのため、歴史的に見ると、これらは独立して発展してきました。大きな数や小さな分数を読みやすくする方法の1つは、単位接頭辞を使用することです。

しかし、いずれは2つの単位を関連付ける必要が生じ、その結果、一方の単位を他方の単位として定義するか、あるいはその逆を行う必要が生じるかもしれません。例えば、1インチを大麦粒で定義することができます。測定システムとは、測定単位と、それらの単位間の関係を規定する規則の集合です。

科学の進歩に伴い、長さ、重さ、体積といった異なる量の測定システムを関連付ける必要性が生じた。様々な従来のシステムを相互に関連付けようとする試みは、多くの矛盾を露呈させ、新たな単位やシステムの開発につながった。

単位系は国によって異なります。いくつかの異なる単位系には、センチメートル・グラム・秒、フィート・ポンド・秒、メートル・キログラム・秒、そして国際単位系（SI）などがあります。世界中で使用されているさまざまな単位系の中で、最も広く使用され、国際的に認められているのはSIです。SIの基本単位は、秒、メートル、キログラム、アンペア、ケルビン、モル、カンデラであり、他のすべてのSI単位はこれらの基本単位から派生しています。^{[ 13 ] [ 14 ]： 132}

現代において用いられている計測システムには、メートル法、ヤード・ポンド法、および米国慣用単位系がある。

メートル法

メートル法は、1791年にフランスで最初のメートル法が採用されて以来、進化を遂げてきました。現在の国際標準メートル法は、国際単位系（SIと略される）です。現代の単位系の重要な特徴は標準化です。各単位には、世界的に認められた大きさがあります。

帝国単位と米国慣用単位はどちらも、以前の英国単位に由来する。帝国単位は主にイギリス連邦と旧大英帝国で使用されていた。米国慣用単位は、科学、医学、多くの産業分野、政府および軍事の一部を除いて、米国で現在も主要な測定システムとして使用されている。これは、1866年7月28日に議会がメートル法を法的に承認したにもかかわらずである。 ^{[ 17 ]}米国のメートル法化に向けていくつかの措置が講じられており、特に米国および帝国の基本単位がSI単位から正確に導出するように再定義されている。1959年の国際ヤード・ポンド協定以降、米国および帝国インチは現在、正確に定義されている。0.0254 m 、そして米国および帝国アボワールデュポワポンドは現在、正確に次のように定義されています。0.453 592 37 kg  . ^{[ 18 ]}

ほとんどの量において、その物理量の値を伝えるには単位が必要です。例えば、特定の長さを誰かに伝えるには、何らかの単位を用いる必要があります。なぜなら、長さは、両者が共通して認識している別の長さなど、明確に定義された量との関係においてのみ記述できるからです。

すべての量に専用の単位が必要なわけではありません。物理法則を用いると、量の単位は他の量の単位の組み合わせで表すことができます。これにより、少数の単位を使って他のすべての量を定義できます。これらの単位は基本単位と呼ばれ、他の単位は誘導単位と呼ばれます。したがって、基本単位は他の量に依存しない量の単位です。SIでは、これらは長さ、質量、時間、電流、温度、光度、物質量の単位です。誘導単位は基本量から誘導される量の単位であり、誘導単位には速度、仕事、加速度、エネルギー、圧力などの単位があります。^{[ 13 ]}

異なる単位系は、基本単位と派生単位を含む、関連する単位の集合の異なる選択に基づいている。

単位は同じ種類の場合にのみ加算または減算できますが、ジョージ・ガモフが説明したように、単位は常に乗算または除算できます。${\displaystyle Z}$「2メートル」で${\displaystyle W}$「3秒」

${\displaystyle 2\,\mathrm {メートル} \times 3\,\mathrm {秒} =\{Z\}\{W\}\times [Z][W]=6\,\mathrm {メートル} \times \mathrm {秒} }$。

ユニットには以下の規則が適用されます。

• 同類項のみ加算できます。単位をそれ自身で割ると、単位のない単位が得られます。2つの異なる単位を乗算または除算すると、結果は新しい単位となり、その単位の組み合わせで表されます。たとえば、SI単位系では、速度の単位はメートル毎秒 (m/s) です。次元解析を参照してください。単位をそれ自身で乗算すると、指数を持つ単位 (例: ^m² /s² ⁾ができます。簡単に言うと、単位は指数法則に従います。(指数法則を参照してください。)
• 単位によっては特別な名称を持つものもありますが、それらは等価な単位と同様に扱うべきです。例えば、1ニュートン（N）は1  kg⋅m/s²^{に相当します。したがって、ある量には複数の単位表記が存在する場合があります。例えば、}表面張力の単位は、 N/m（ニュートン毎メートル）またはkg/ ^s²（キログラム毎秒二乗）のいずれかで表すことができます。

科学、医療、金融アプリケーションなど、さまざまな分野のソフトウェア開発者は、測定単位に関するバグやミスを減らすアプローチを採用しようとしてきました。オブジェクト指向プログラミングでは、多くの場合、Quantityパターンを使用して値と単位をペアにすることでこれを実現しています。^{[ 23 ]} (金融アプリケーションでは、通貨とともに値を格納することで金額を表すのが一般的です。これは「マネーパターン」として知られています。) ^{[ 24 ]}プログラミング言語F#は、測定単位の表現、単位間の変換、コンパイル時の型安全性のチェックのための構文サポートを備えています。^{[ 25 ]}

合意された単位の重要性を示す一例として、 NASAの火星気候探査機の失敗が挙げられる。火星へのミッション中に誤って破壊されたのは、1999年9月に火星軌道に乗る代わりに、力の値に関する意思疎通の不備が原因であった。異なるコンピュータプログラムが異なる測定単位（ニュートンとポンド力）を使用していたためである。多大な労力、時間、および資金が無駄になった。^{[ 26 ] [ 27 ]}

1999年4月15日、上海発ソウル行きの大韓航空の貨物便6316便が、乗務員が管制塔の指示（メートル）と高度計の読み取り値（フィート）を混同したために墜落した。乗務員3名と地上の5名が死亡、37名が負傷した。^{[ 28 ] [ 29 ]}

1983年、ボーイング767（パイロットの滑空技術のおかげで無事に着陸し、「ギムリ・グライダー」として知られるようになった）が、エア・カナダ初のメートル法を採用した航空機の燃料供給量の計算ミスにより、飛行中に燃料切れを起こした。^{[ 30 ]}この事故は、メートル法とヤード・ポンド法の同時使用による混乱と、質量と体積の測定の混同の両方が原因だった。

1480年代に大西洋横断航海を計画した際、コロンブスはアラビア語で1度の大きさを表す56 + 2/3マイルという推定値が、それよりもはるかに短いイタリアの1マイル（1,480メートル）と同じであると誤って思い込んでいた。そのため、1度の大きさと地球の円周の推定値は約25%小さくなっていた。^{[ 31 ] : 1 : 17}

• 寸法計測学
• 法医学計測学
• スマート計測
• 時間計測学
• 量子計測学
• GNUユニット
• ユーモラスな測定単位のリスト
• 廃止された測定単位の一覧
• 珍しい測定単位の一覧
• 測定語
• メートル法の単位一覧
• 数値方程式
• スコットランド部隊
• 秒振り子
• スペース（句読点）#単位記号と数値
• 測定システム
• 測定単位の統一コード
• アメリカ合衆国慣用単位
• 会計単位
• 情報単位

• ローレット、ラス（2018）いくつ？測定単位辞典
• NISTハンドブック44、「計量および測定機器の仕様、許容差、およびその他の技術要件」
• SI公式サイト
• 数量システムフレームワーク– 単位変換と数量予測のための数量システムライブラリと計算ツール
• 選択された換算係数を含む単位一覧

歴史的

• 「ローマ（すなわちオスマン帝国）とエジプトの計測単位間の換算に関する算術規則」は、1642年にアラビア語で書かれた、計測単位に関する写本である。
• 「度量衡」 。『新国際百科事典』。1905年。

法律上の

• アイルランド – 1996年計量法
• 英国で現在施行されている1995年測定単位規則（改正を含む）の条文は、 legislation.gov.ukから入手できます。

指標情報

• BIPM（公式サイト）
• 単位統一コード（UCUM）