単位の話 （その２ “質量”）

単位の七つの基本量の中のひとつ 「質量」について 考えましょう。

子供の頃は 「質量」という概念はなく 「重さ」でした。今でも 通常世間では 「ｘｘ kg」というのは「重さ」（重量）として通用しますが，「kg」で表す量は 厳密には「質量」です。「重さ」は 地球の上では W=mg で表され，m（質量）に g（重力加速度）を乗じた 「力」です。故に 重さの単位は “kg・m/s^2” です。力を表わす式：F=mα （α：加速度）と同じですね。

地球上での重力加速度は一定ではない（例えば，極に比べると赤道上は小さい）ので 地球上の各場所で 厳密には重さ（W)は変わります。質量（m)は不変です。

質量の基本単位は “kg（キログラム）”（グラムではないのですね。）で，その定義は 基準のおもり 『国際キログラム原器』（The International Prototype of The Kilogram）です。この原器はパリの「国際度量衡局」（BIPM，“Bureau International des Poids et Measures”）に保管されており，1889年に開催された「第1回 国際度量衡総会」で 「『国際キログラム原器』の質量を １キログラムとする。」という定義が決議されました。そして この定義は現在も継続しており，基本単位の定義として 唯一 目で見える物質で定義される単位です。

「キログラム原器」は プラチナ 90%，イリジウム 10%の合金で出来ており，形状は 直径・高さとも 39mmの円柱です。複製が40個製作され 各国に配布されました。日本には 1890年に届いたそうです。 この日本に配布された『日本国キログラム原器』は 現在は つくば市の 「産業技術総合研究所」に保管されています。錆は勿論，指紋付着による質量変化も許さない管理がされているようです。

1キログラムは もともと 「1リットルの水の質量」であり，この定義のためには長さの定義が前提として必要ですね。『国際キログラム原器』で定義される前の １キログラムは 次のように定義されていました。

「最大密度（液温4℃）における蒸留水１リットルの質量」

この定義の問題は 「水の密度は温度だけではなく 気圧に影響される。」 さらに「気圧には質量の因子が入る。」で 循環してしまい 厳密な定義が不能ということでした。

因みに 日本で昔使われた質量の単位は 「匁（もんめ）」とその1,000倍の「貫（かん）」でした。１匁は 1891年（明治24年）の 「度量衡法」により 3.75g，１貫は3.75kg と規定されています。 1匁の出所は  一文銭の質量だったそうです。それを継承してか 現在の 5円硬貨の質量は 3.75g＝1匁です。

日本では メートル法がなかなか一般には広まらず（米国は未だに foot-pound ですからね，いろんな意味で大した国です。），尺貫法からメートル法に実質的に移行したのは 第二次世界大戦後，メートル法の使用を義務付けた1951年（昭和26年）施行の「計量法」以降です。それ以後，小学校から 尺貫法による教育はされなくなったので 戦後生まれの世代はメートル法しかわからなくなりました。

1948年（昭和23年）生まれの私の「臍の緒」が入った桐の箱には 上記の「計量法」以前の誕生なので 「体重：1貫180匁」と書かれた紙が貼られていました。4,425g（！）になります。