SI基本単位の再定義 (2019年)
かつて、度量衡としてのメートル法は、一貫性のある単位系である国際単位系(SI)の1960年の採択・発効によって大きく変化した。SIは定義された7つのSI基本単位と、SI基本単位から組立てられた20の組立単位により構成されている。これらの単位系は一貫性を持ったシステムとして構築されている。
SI基本単位の定義は、かつてはメートル原器やキログラム原器、天体の運動などに依存していた。原器類は人の手による有形的存在であり、普遍的な単位を定める為に十分な「不変の存在」とは言い難い。自転周期や公転周期といった天体の運動にかかわる数値も、長い時を経ていずれは変化を受ける。そこで、これまでのSIの改訂によって、たとえば、天体の運動を秒(時間の単位)の定義から排し、メートル原器をメートル(長さの単位)の定義に用いないようするなど、よりSIの理念に沿うように単位の定義の改訂を重ねてきた。
今回の国際度量衡総会による採択による新しい定義では、基本単位の導出おいて基本的な自然法則にあらわれる物理定数や特定の物質に固有の物性量の値ついて、これらを定義された固定値(不確かさを一切含まない値)としてまず定義している。そのうえで、これらの物理定数や物性値に整合するように、新しい単位の定義が定めらるようになった。
旧定義および新定義において、それぞれの単位が定義に使用している人工物、物質の物性値、物理定数の数を表に示した。あわせて、その定義に必要な他の単位の定義の数も示した。今回の改訂で定義値として定められている物理定数および物性値は7つあり、これらに対応するSI基本単位も7つある。
このなかで、今回大きな改訂があったもののひとつはキログラム(質量の単位)の定義である。
長さの単位であるメートルの定義については、既に今回の再定義の時点でメートル原器による古い定義の廃止は済んでおり、今回変更された定義においても光速が不変量(物理定数)であることを前提とした定義であることには変更はない。ただし、単位を規定する文言が冒頭に加わり、内容も自然法則に重きをおいた表現となった。なお、メートルの定義は、光速のほかに秒の定義にも依存している。
旧定義
新定義
温度の単位であるケルビンの定義は根本的に変更された。旧定義は、地球上の物質である水の状態変化に関する温度(三重点)の測定によって温度目盛りを定義するものであった。新定義は、熱力学・統計力学における基本的な物理定数であるボルツマン定数を用いる。ボルツマン定数を不確かさのない固定された定義値として定めることにより、熱現象にかかわる自然現象を通じて、ケルビンは定義されるようになった。
旧定義は水の三重点(ただし不確かさのある値である)のみに依存していたが、ケルビンの新定義は秒とメートル、キログラムの定義に依存することになった。
旧定義
新定義