単位とは
単位がなぜ必要なのか？
数量をはっきりさせるために必要なのだ。
数量は「基本となる大きさの何倍か」で表現される。
「基本となる大きさ」を単位といい、長さなら長さの、質量なら質量の単位がある。
例えば、道幅を表現する場合を考えよう。
長さの単位をm(メートル)として道幅がこのm(メートル)の8倍だったら8m、2.5倍だったら2.5mと表現する。
このようにして道幅という数量をはっきり表現することができた。
もし単位を使用なければ「かなり広い道路」などあいまいさの残る表現になってしまうことだろう。
ここで8mという表現方法に注目してみよう。
これは「8×ｍ」という積の形式になっている。
つまり、「8m」は「メートルの８倍である」ということを示している。
「8m」は「メートルという基本となる大きさの８倍」なので積の形式で表現されているのだ。
科学や工学の分野においては、客観的な議論が必要であり、あいまいさは最大限排除されなければならない。
「とても大きい」「少し重い」など表現は科学・工学にはなじまない。
ものごとを数値で表現するのが科学・工学の基本だ。
しかし数値のみで表現したとしてもまだ不十分だ。
「長さは20だ」とか「質量が30である」などの表現は意味をなさない。
単位が欠落しているからである。
長さの単位にはメートルの他にもいろいろある。
インチやフィート、海里、尺である。
例えば「30フィートの長さ」とは「フィートという基本的な長さの30倍の長さですよ」ということだ。
つまり、どの単位を使用したとしても、「基本となる大きさ(=単位)の何倍か」で表現する。
長さや質量、時間など物理的な基本量のことを物理量という。
単位には「同一の物理量であれば、相互に換算できる。他の物理量へは換算できない」という特徴がある。
例えばこうだ。
メートルもインチも尺も同一の物理量(長さ)を示す単位だ。
だからこれらの単位は相互に変換できる。
一方、メートルはポンドに変換できない。
メートルとポンドは異なる物理量(長さと質量)だからだ。
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