Ognacの雑感

木漏れ日々

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日本の度量衡単位


古来の日本の時刻は変動制で、日中6分割、夜間を6分割して算出していました。可変時刻制でした。
夏場の1刻と冬場の1刻では長さが異なります。和時計は、振り子の長さを変えるだけでなく、文字盤の刻字位置を変える全自動時計まで存在したと言いますから、驚くべき応用力ですね。
一間は1.8mで六尺 一尺 = 30.3030303 センチメートル とされてます。
しかし、時代によって値は異なり、尺は18cmから30.3cmまで変化したようです。他に、鯨尺、曲尺も長さが異なります。
1里の長さも時代によって変わるようで、九十九里浜は654m換算だとぴったりだといわれてます。
1間の長さ(畳の縦)も江戸間、京間で異なります。柱の内法か外法かでも異なります。
 現代は、単純に1尺≒30cm 1貫 ≒3.75Kg   1里≒4Km で換算してしまいがちですが、過去の資料の数値を扱う時は時代考証の必要性を感じます。図面や地域によって、採用した基準がはっきりするのか、明記されているのかは解らないのですが、図面をみて、互いに理解できたようなので、図面表現水準も高かったのでしょうね。
尺もヤードも身近なものから派生してますが、メートルは子午線を等分に割った長さを基準にしています。
子午線の定義もブレがあるようで、今は、1秒の299 792 458分の1の時間に光が進距離を1メートルと定義されています。
先に1メータが存在して。光が1m進む時間から299 792 458分の1秒となったように思うのですが、それを基準にするのは、なんとなくパラドックスな気もします。代替となる絶対量がないので、光速基準になるのでしょう。度量衡は民族文化の要素が大きいのか、非生物的尺度のせいなのかは知りませんが、全世界統一とはならないようです。

江戸時代の金勘定は 1両=4分 1分=4朱  1朱=4糸目 の4進法だそうです。
それに加えて、関東は金本位制、関西は銀本位制で、複数基準で回っていたようです。それで大きな混乱にならなかったのも随ものです。銭は「九六勘定」法が存在していて、96文 は 100文として通用していたそうです。
これは、明治になっても生きていて、100文切手の半額の切手として、48文切手が発売され、通用してたそうです。累積端数処理はどうしていたのだろう。
現代は10進法で、加減算と累積で差が生じないことが当然になってますが、100年以前に、複雑な通貨単位があり、それを使いこなしていたとは、すごいことだと思うのです。
筆算で、天文計算したり、円周率を求めたり、12進法で単位系を作ったり。江戸時代の大店の経理システムの開発はかなり難しいものになりそうに思います。オーダーが来ても、作れる自信あるかなぁ。
数に関する感覚は、今と比べることは無意味ですが、電算機に頼らない分、磨かれていたように思うのです。

投稿日時 : 2008年8月13日 0:06

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# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 9:49 guicheng

距離の定義については、微妙に誤解を招くような。

光速不変の法則から、あらゆる条件で光速の値は「定義」できます。
そして現状、もっとも精度良く(=有効数字の桁数を多く)測定できるのが時間なので、この二つから長さを定義しています。
逆に言えば、時間を正確に計測することは長さと電流(定義に長さが入っている)の定義の精度を上げるのと同義です。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 11:37 Ognac

>距離の定義については、微妙に誤解を招くような。
ありがとうございます。確かに、誤解されそうですね。
不変の定義を設定しないと、基準にならないので、発端が子午線であっても、定義し直すことは、理に叶っています。
光速不変が崩れる時代は、来るのか来ないのか不明ですし、体験できないでしょうから、絶対基準と見なして好いのでしょうね。
本文に戻るのですが、絶対基準が無くても実生活上は成り立つので、「基準の在り方の定義」や必要性も難しくなりそうですね。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 12:38 guicheng

>絶対基準が無くても実生活上は成り立つ
工業的には、現状ですでに問題が出始めているレベルに到達しています。

たとえば長さでいえば、現在の有効桁数は12桁程度です。
ナノテクノロジーの分野では nm のオーダーで長さを測る必要がありますが、1nm = 1x10^-9m ですから、あと3桁しか余裕がありません。
これから先の技術革新を考えると、もっと高精度の計測技術を開発する必要があります。

長さについていえば、少なくとも量子論の世界に突入する程度までは、精度向上の努力が続けられると思います。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 15:10 Ognac

>3桁しか余裕がありません
いつの間に!!
光速か遅いと言われていのも、理解できますね。
物理的な姿を目で見る世界ではなくなってますね。理論の世界で、仮想実体?の世界。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 15:29 RUN

昔の量の扱いはよくも悪くも大雑把ですからね~

九十九里浜も、とても長いと言う意味で九十九里と名づけだし、
二束三文とか九分九厘とかって言葉もありますね。

コンピューターとかだと随分前にはやったファジーって奴ですね。

元々曖昧であることに意味がある物を厳密にしようすると何処かに無理が来るわけで、
メートルの光速による定義なんて、その無理の代表じゃないでしょうか?

大体こんなもん。って言うのが発祥の物を厳密に定義しようと再定義を繰り返せば浮動小数点のように何処かに無理による歪が残るのだから、ファジーはファジーで受け入れるが大事だと思います。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 16:30 れい

うーん。
なんか定義と測定と混乱しているように見えます。

> 光速不変の法則から、あらゆる条件で光速の値は「定義」できます。

真空中でないとダメです。
で、この光速が「定義」ならば

> そして現状、もっとも精度良く(=有効数字の桁数を多く)測定できるのが時間なので、この二つから長さを定義しています。

こちらの「時間」も定義です。
キログラム原器だって定義だし、アンペアも定義です。

現在は全部きちんと定義されていて、現在の物理学では不変な値になっています。
唯一原器だけは物理現象による定義ではないので、多少の問題があります。

> ナノテクノロジーの分野では nm のオーダーで長さを測る必要がありますが、1nm = 1x10^-9m ですから、あと3桁しか余裕がありません。

これは論理がおかしいです。
1mのものを、1nmの精度で作る必要があるのなら、定義に抵触しますが、
現在のナノテクノロジーはそういうテクノロジーではありません。
それが問題になっているという話も聞きません。

むしろ時刻の定義の方が問題になっています。
他の値の基準に使うので。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/13 19:15 Ognac

>随分前にはやったファジーって奴ですね。
ファジーってなんだったんでしょうね。言葉だけ流行って、実体が理解されないまま終わるのもよくあることですが...

>なんか定義と測定と混乱しているように見えます。
> ナノテクノロジーの分野では nm のオーダーで長さを測る必要がありますが、1nm = 1x10^-9m ですから、あと3桁しか余裕がありません。
>これは論理がおかしいです。

話についていけてないのですが、測定や製造は、対象と同じ土俵(スケール)で行うべき..桁が大きく違う道具では意味合いが薄い...ということかしら。
定義は、実在の可否でなく、「xxxの状態のyyyをzzzと称する」と解釈してます。エネルギー伝搬のエーテルも定義可能と認識してます。
 微少時刻が計測可能かという問題や空間の歪みによる時空間のずれ.....になると、Another Worldの世界です。

それより、「九六勘定」の端数処理が気になります。どうしてたのだろう。96文を束ねるのに4文費やすので100文として流通する...とも聞きましたが...

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/14 17:52 RUN

>れいさん
>1mのものを、1nmの精度で作る必要があるのなら、定義に抵触しますが、
>現在のナノテクノロジーはそういうテクノロジーではありません。

現在はナノテクに於いてメートルと言う巨大サイズを使わないのは正しいかも知れませんが、未来永劫使わないと言い切れるのでしょうか?
今使わないから放置しておいていいと言う考えは何か違うと思います。

特にメートル法なんてのは原器の膨張などによって過去に何度か原器を再作成(=再定義(現在のメートルは原器の長さを基準とするため、原器の再作成は実質メートルの再定義))している訳です。
より恒久的かつ厳密な定義法としてナノテクノロジー分野で1mを計る可能性は無いと言えないのではないのでしょうか?

今使わないから放置と言うのは、コンピューターの2000年問題の様に、実際に必要になったときに問題を起こします。
今問題がないというだけならば、課題として問題を明確にしておく事も大事な事だと自分は思います。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/14 22:28 れい

> 今使わないから放置しておいていいと言う考えは何か違うと思います。

帰納しすぎないでください。
私は放置していいとは言っていません。
むしろ、むやみに精度を増やしたい派の人間です。

私はただ「精度」の意味を間違っていると言っています。

> 話についていけてないのですが、測定や製造は、対象と同じ土俵(スケール)で行うべき..桁が大きく違う道具では意味合いが薄い...ということかしら。

違います。
論理がおかしいといっています。

例えば、1nm程度のコロイドの大きさを測るのに、
いまだと電顕像や結晶の回折、トンネル顕微鏡、クロマトなどで測ることになりますが、どれも「12桁」の精度はありません。
よくて3~6桁です。

その場合単位の精度は問題にはなりません。

> より恒久的かつ厳密な定義法としてナノテクノロジー分野で1mを計る可能性は無いと言えないのではないのでしょうか?

測る必要がないなどとは言ってませんが、
ナノテクノロジーの分野で12桁以上の精度が必要になることはないでしょう。
そんなオーダーでは分子振動やトンネル効果などの量子現象が邪魔をして長さなど意味を成さないからです。
(だからこそのナノテクノロジーです)

精度が12桁ないナノ構造体で、1mの長さを測るのなら、1mの長さにも12桁の精度は要りません。

現在最も精度が必要とされる学問上有用な(精度そのものを目的としない)測定は恐らく重力波測定です。
それでは長さの精度の悪さが多少問題になります。

私が言いたいのは。

> ナノテクノロジーの分野では nm のオーダーで長さを測る必要がありますが、1nm = 1x10^-9m ですから、あと3桁しか余裕がありません。

これが明らかな詭弁であるということ、それだけです。

そんなことを言ったら、
今は原子一粒の形状を測定できますが、原子の直径は10^-10程度ですので、2桁の精度でしか見れないことになります。
電子の直径(10^-18[m])も銀河の直径(10^21[m])も「単位の精度が悪いせい」で測定できないことになります。
そんなことはありません。

10^-12[m]程度の精度で位置決めをすることはよくありますが、SI単位系の精度が問題になることなど全くありません。

> 現在のメートルは原器の長さを基準とするため

Ognacさんが書いてるように、現在のメートルは原器など使いません。
真空中での光の速さを基準にしています。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 0:58 れい

あ。間違いが。

> 10^-12[m]程度の精度で位置決めをすることはよくありますが、SI単位系の精度が問題になることなど全くありません。

10^-12[m]程度のオーダーで。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 1:13 Ognac

>原子一粒の形状を測定可能
知りませんでした。単純に次のように理解したのですが、いいのでしょうか。

・10^-10[m]単位の測定が可能な道具があり、これで1mのモノを測定しても、誤差は生じない。
・10^-12[m]の物質の存在と長さが判明しているが、それは、二桁以上大きなものから、明らかににしたものである。
・電子の直径(10^-18[m])も、銀河の直径(10^21[m])も、実際に計る定規がなくても、長さの確認は可能である。

原器という物理的な物質だと、環境依存の部分があるので、不都合な面が多くなるのでしょうね。
理論上の定義で、度量衡が決められていく.......科学の深淵な世界ですね。
MTS単位系は MKS/CGS系の中間でSI系に取り込まれた....と認識してます。
世俗的には真珠の単位が匁であったり、トンが英トンと米トンで違ったり、ヤードポンドで競技が行われている。
人は直感的に使い分ける尺度を脳内に持っているんだ感じました。...なんか非科学的認識ですね。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 1:29 Pasie.

現在のところ、原器が残るのはキログラム原器だけでしたっけ?
それはそれとして、もし今、「時間」の単位をしがらみなく一から再構成できるとしたらどうします? 1日=24H=1440Min=86400sってのは使いにくくて仕方がないと思ったりしますが…

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 2:27 Ognac

タムロン 原器 は違う次元の話か....
現代人なので 1日= 100H 1H =100M 1M=100S としたいですね。

1秒の定義も自転周期の86400分の1という定義から発生し、約9.192GHzの電磁波の9192631770倍となってます。
"約"が付いているので怪しさは残りますが。
指が10本だから10進法と言われますが、日本の4進基準。
西洋の12進法基準というのも、不思議なものですね。
1年を360日と認識していたから円は360度だと言われてます。これが、1週=365度だとしたらもっとややこしくなってましたね。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 7:13 れい

> ・10^-10[m]単位の測定が可能な道具があり、これで1mのモノを測定しても、誤差は生じない。

No.
現状で、10^-10[m]単位で測れる道具で、且つ1[m]の大きさまで測れるものには、
電顕などの操作型の機器や、差動トランスなどの接触型の機器があります。

電顕は電気・電子的な制約で、2~6桁の精度しかありません。つまり、10^-10[m]を測るときと1[m]を測るときは測定レンジが異なり、測定レンジごとに2~6桁程度の精度を持ちます。

差動トランスなどの場合は、精度は「差分」でしか意味を持ちません。誤差が累積するため、1[m]を測ったときにそれがnmの精度を持つことはありません。

他の機器も同様で。
9桁の精度で長さを測れるような測定器はありません。
今後必要になる予測もほとんどありません。

> ・10^-12[m]の物質の存在と長さが判明しているが、それは、二桁以上大きなものから、明らかににしたものである。

Yes.
物質Xが物質Yの正確に1/1000の大きさであることがわかっているなら、Yの大きさと同じ精度でXの大きさがわかります。
大きさの比が正確に求まらなくても、その分を織り込んで大きさの精度を計算することができます。
それは測定技術の初歩です。

> ・電子の直径(10^-18[m])も、銀河の直径(10^21[m])も、実際に計る定規がなくても、長さの確認は可能である。

Yes.
上と同じ理屈で、電子の直径も銀河の直径も測定・計算されています。

銀河の直径は、観測データと物理量から計算できます。
観測データの精度が1桁しかないので、計算結果の精度も最大で1桁しかありません。

一方、電子の直径は、観測データは要りません。いくつかの物理量の組み合わせだけで計算できます。
数式で表しておけば精度は無限大です。
円周率をπであらわすと精度を考えなくていいのと同じです。

しかし、SI単位系では長さの精度が9桁しかありませんので、
メートルで電子の直径を表示するなら9桁以上表示しても意味がありません。

SI単位系の長さの精度が現状で9桁しかないということは、
棒の長さや地球の大きさ、橋の長さなど長さを初め、加速度やエネルギーなど、長さを含む物理量を測定・表示するときに、9桁以上の精度で行っても意味が無い、ということを意味します。

ただのそれだけです。

> 1秒の定義も自転周期の86400分の1という定義から発生し、約9.192GHzの電磁波の9192631770倍となってます。
違います。
セシウム特定の放射の周期の9192631770倍と定義されています。

> それはそれとして、もし今、「時間」の単位をしがらみなく一から再構成できるとしたらどうします?

「しがらみ」というのが何処までを指すのかによります。
地球を脱出していいのなら、人間が人間でなくなっていいのなら、なんでもありです。

地球の公転と自転、月の公転を考慮するなら、
1年は12ヶ月で、1ヶ月は30日程度の現行のままがよいと思います。
「四」季も欲しいし、「月」も無視できない。
誤差は12月に組み込んで欲しいですが。

また、時と分と秒ですが、
1時間≒ひと仕事が良く、かつ2や3などの倍数が計算しやすいので、1日24時間か30時間がよいと思います。
1分≒ひと休憩くらい、1秒=息継ぎくらいがよいと思いますので、結局あまりかわらないかと思います。

> 1年を360日と認識していたから円は360度だと言われてます。

1年の時間は公転速度にだけ依存しますが、
1年間で日が何度昇るかは自転速度にも依存します。
そして、地球の公転速度は比較的変化がなく正確に求められますが、
自転は月との兼ね合いで複雑に変わり、予測が非常に困難です。

なので。
古代メソポタミアのときに、1年は360日だった可能性があります。
春分点の位置など、それを裏付ける証拠だと主張されてる証拠もいくつかあります。

という、考古学の先生の弁を思い出しました。
私は、そんなスケールで自転は変わらないと思っています。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 12:00 Pasie.

> 現代人なので 1日= 100H 1H =100M 1M=100S としたいですね。
>1時間≒ひと仕事が良く、かつ2や3などの倍数が計算しやすいので、1日24時間か30時間がよいと思います。

みんな結構保守派だなあ。
接頭辞に合わせて1day=1000Min(1mDay)/1Min=1000s(1μDay)とか、1日とかは無視してセシウム等(以下略)の放射の周期の1/1Mを1sにするとか、そんなのが出てこないかなとか思ったわけですが ^_^;

ただ地球に住んでいる都合で、1日や1年は残して欲しい、とは思うものの、時分秒や月はどうでもよいかなあと思う所存。特に月は実際の月の運行と一致していないし。
ただ、1年10ヶ月にされると年収が下がる可能性が高いのでそれは勘弁して欲しいかなあとも。1週5日で73週ってのもなんかいまいちだなあ、とか… o_o;

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 13:33 guicheng

> れいさん
確かに測定と定義を混同した書き方をしていました。
10^-12[m] のオーダーだから12桁の精度が必要というのはおかしな話ですね。

> 真空中でないとダメです。

長さの定義は「光が真空中で 1/299792458[s] の間に進む距離である(理科年表)」でした。
先の発言を修正させていただきます。

しかし観測者と光の行程の条件が一致していれば、光速の値はいついかなる場合でも正しく一致すると記憶しています。
そして長さの定義に「真空中で」とあるのは、観測者と光の行程の条件を一致させるためであると理解していましたが、いかがでしょうか。


>> そして現状、もっとも精度良く(=有効数字の桁数を多く)測定できるのが時間なので、この二つから長さを定義しています。
>
> こちらの「時間」も定義です。

ここでの時間は「測定」です。
物理定数のうち、唯一「定義」とされている光速と、もっとも精度良く「測定」できる時間を使うことで、長さも精度良く定義することができます。
繰り返しますが、光速の値はメートルの定義の補足により、正確に 299792458[m・s^-1] に固定されています。
# 光速を「測定」することでクロスチェックするのはまた別の話。


> Pasie.さん

> 現在のところ、原器が残るのはキログラム原器だけでしたっけ?

従来、原器を使って定義していたのは長さと重さの二つで、長さは上述の通り定義が変わりましたので、残っているのは重さだけです。

重さは、アボガドロ数を決定できればキログラム原器に頼る必要がなくなります。
その前段階として「無垢の物質 1kg 中の原子の数」を数えるために、精度の高いシリコン球を作成したというニュースがありました。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 19:05 れい

> そして長さの定義に「真空中で」とあるのは、観測者と光の行程の条件を一致させるためであると理解していましたが、いかがでしょうか。

光は、真空中であれば位置や重力場や他の電磁波などの条件に関わらず一定速度になります。
観測者の位置も、行程も関係ありません。
真空中でない場合、光の速度は真空と比べて遅くなります。

ただし、上記は相対論の範囲内です。
量子的スケールで速度を測る場合、一定にならない可能性があります。
が、現代では誰にもわからないスケールの話なので、問題になりません。

> ここでの時間は「測定」です。

やはり少し違いますね。

今度は物理現象と単位系の定義を混乱しています。

時間も「定義」、長さも「定義」ですよ
セシウムの特定の放射の周期の9192631770倍の時間、
光が1/299792458秒に進む距離。

真空中の光速が観測系に依らないのは物理現象。
セシウムの放射が観測系に依らないのも物理現象。

全く同じです。

例えば、もしセシウムの放射が電磁波の影響を受けることがわかった場合は、基準として正当でなくなります。
その場合、代替手法を探した後、
それを現在のセシウム時計で電磁波の無い環境で校正したあと、それを定義としなおします。

長さも同様です。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 19:49 Ognac

>今後必要になる予測もほとんどありません。
対象となる大きさと、測定器の因果関係で考えると混乱しますね。物差しで計測するという感覚ではなく、理詰めで測定する世界なので、局面的な測定誤差は生じても、誤差が累積されることにはならない.......と解釈しました.....(アッテルノカナ?)

>9桁以上の精度で行っても意味が無い、ということを意味します。
物質的な限度が 9桁ということですね、

。セシウム特定の放射の周期の9192631770倍と定義されています。
>約9.192GHzの電磁波は 「セシウム原子のある定められた条件」のことだったのですね。なぜか、手元の資料「学部当時のノート」に「約9.192GHzの電磁波」の記述が....考えてなかったんだなぁ。

>私は、そんなスケールで自転は変わらないと思っています。
人類史的な1万年単位では変わらないでしょうね。計測誤差等も含めて、安易に360日/年にしていたと理解してます。

>1週5日で73週
週7日というのも、半端感しますね。論理的な欧州人が、半端的な周期を好むというのも面白いものですね。

>今度は物理現象と単位系の定義を混乱しています。
定義は、「机上で完結できるものて゜、実在のものに左右されないもの」と認識してイイデスカ?

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 20:46 Pasie.

なんか難しくなってますけど、定義って「その定義から結果が一意の求まる」ってことですよね。

例えば質量は、1cm3の立方体の水の重さが1g。ここが基本だとおもうんですが、水は温度圧力不純物等によって同じ体積でも質量は一意ではないし、そもそも1cm3の水を正確に抽出できるのか?と言う問題もあったりするわけで。(周知とは思いますが)

なんでより客観的かつ他の影響がなく測定誤差が少ない手段が現れたときに、再定義がなされて…ということだと思います。それが原器だったり光の波長を用いたりということになるわですよね。

なんで、"定義は、「机上で完結できるもので、実在のものに左右されないもの」"ってのはちょっと違和感があります。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 20:54 れい

> 定義は、「机上で完結できるものて゜、実在のものに左右されないもの」と認識してイイデスカ?

うーん??
物理は実在のものを扱う学問なので…。

guichengさんは「光速不変」だけを特別なものだと思っているのではないかと思うんです。
他にも「不変」なものは物理にはたくさんあって、
その不変なもののうち、精度よく測定できるものをつかって単位の定義を決めているんです。

例えば、[A]の定義も「量子化コンダクタンス」で定義しなおすべき、という議論もあります。(私も賛成です)
現在は測定精度が低いのが問題ですが。

「量子化コンダクタンス」は系によらず不変で、しかも誰でも測定できます。
光速も同じ。
セシウムの放射も同じ。

kg原器は「誰でもいつでもどこでも測れる」というわけにいかないので問題です。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 21:54 guicheng

うーん、私もなにか議論がかみ合っていない気がする……

> れいさん

> 光は、真空中であれば位置や重力場や他の電磁波などの条件に関わらず一定速度になります。
> 観測者の位置も、行程も関係ありません。
> 真空中でない場合、光の速度は真空と比べて遅くなります。

自分の理解の方が間違っているような気がしてきました。
光速について、勉強し直してみたいと思います。


> 「光速不変」だけを特別なものだと思っているのではないかと思うんです。

ここはその通りです。
理由は、光速が定義値だからです。
言い換えれば、有効桁数は無限大。
現状、他の物理量は測定値でしかないため、必ず有効数字が設定されています。

将来的に定義値に昇格する物理量が出てきたら、私はそれも同様に特別視します。
たとえばアボガドロ数なんかは、近い将来に定義値になるんじゃないでしょうか。


で、一番の齟齬はここではないかと思います。

>> そして現状、もっとも精度良く(=有効数字の桁数を多く)測定できるのが時間なので、この二つから長さを定義しています。
>
> こちらの「時間」も定義です。

物理量を定義するには、その定義に従って精度良く測定できることが条件です。
原器を使った定義は、変形などを考慮に入れなければならないため、どうしても測定精度が落ちます。

しかし、光速は定義値ですから有効桁数は無限大。
さらに、時間の測定精度は非常に高い。
ならばこの二つの値を使った定義である長さは、必然的に高い精度を持つ。
と、このように考えます。


ここまで書いて気がつきました。
私は、なぜ長さの定義がこのようになったのかに主眼をおいて書いているつもりなんですが、れいさんは定義という言葉の意味に主眼をおいているのでしょうか。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/15 23:01 れい

やっぱり細かいところでおかしい所がいくつかありますね。
相対論ありき、という相対論至上主義になっています。

「正しさ」の順番というか、層というか、レベルを間違っています。

> しかし、光速は定義値ですから有効桁数は無限大。

ここの論理がおかしい。

光速が一定であるというのは、光の性質です。
定義ではありません。
また、光の速度も人間が定義したものではありません。
「この宇宙ではこの速度になっている」だけです。

で、SI単位系ではその「光速が一定である」という性質と、違う方法で定義した秒の定義を用いて、長さを定義しているのです。

セシウムの放射も、環境に依らず一定の周波数であるという性質があります。
人間はその性質を用いて、[sec]という単位を定義しています。

平行な1[m]間隔の二本の導線に同じ電流を流したときは、環境によらず同じ力が働きます。
その性質を用いて[A]を定義しています。

SI単位系では、[sec]も[A]も[m]も[kg]も、定義されてますから有効桁は無限大ですよ。
というか、定義なので有効桁という概念自体ありません。

光速が定義されてるのではなく、
長さが光速と秒を用いて定義されているのです。

> 現状、他の物理量は測定値でしかないため、必ず有効数字が設定されています。

いいえ。
セシウムの放射周波数も物理量ですが、
厳密に9192631770[Hz]ですよ。
光速と同様に有効桁は無限です。

> 私は、なぜ長さの定義がこのようになったのかに主眼をおいて書いているつもりなんですが、れいさんは定義という言葉の意味に主眼をおいているのでしょうか。

ん~?ちょっとよくわかりませんが。
論理の正しさに主眼を置いています。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/16 0:25 guicheng

>> しかし、光速は定義値ですから有効桁数は無限大。
>
> ここの論理がおかしい。

失礼しました。ここは「光速の値」と書くべきでした。


> 光速が一定であるというのは、光の性質です。

そして人間は、光速の値に 299792458[m・s^-1] という数値を与えました。
これは人間が光速に与えた定義値です。
ゆえに、有効桁数は無限です。


> 光速が定義されてるのではなく、
> 長さが光速と秒を用いて定義されているのです。

その定義に落ち着いた理由は、精度良く測定することができるからだ、と書いているつもりです。


>> 現状、他の物理量は測定値でしかないため、必ず有効数字が設定されています。
>
> いいえ。
> セシウムの放射周波数も物理量ですが、
> 厳密に9192631770[Hz]ですよ。

ここは言葉が過ぎました。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/16 0:47 れい

> そして人間は、光速の値に 299792458[m・s^-1] という数値を与えました。

何回も言いますが、光速の値が定義されたのではありません。

光速の値に数値を与えたのではなく、
1[m]に「光が真空中で1/299792458[sec]に進む距離」という値を与えたのです。

同様に、
1[sec]に「セシウムの特定放射の9192631770周期の時間」という値を与えています。

まぁその辺りはほぼ同値なので、たいしたことはないのですが。

おかしいと思うのは、最初に書いたように、
光速が「定義」でセシウムの放射は「測定」と考えている点です。

光速だけ特別視していますが、
それが特別なら同様にセシウムの放射も特別で、定義です。

両者ともに同様に単位の定義に用いられていて、
有効桁で見るなら無限の精度を持ちます。

同じです。

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/16 2:32 Ognac

話に落ちこぼれた私が、話すと腰を折ることになるのですが、齟齬をきたすことの背景に「世の中は法則に従って動いている」の解釈の差を感じました。
ボールを投げると放物線を描いて落下するし、速度は加速度*時間二乗で増加すると言います。
しかし、空気抵抗その他で理論のようにはなりません。
 その前に、ボールが意志を持って落下計算しながら落下している訳ではないです。落下の様子を見た人間が、法則や定理を見い出しているのだと思ってます。法則は世の中の出来事を整理整頓し説明するための解決策の一つだと考えるのです。
「最初に法則ありき」とするのは人間の傲慢とみなせるかも知れません。他の生物や物体は法則や理屈を知らなくても動作していますものね。........哲学じみてますね。....
私は工学系の人間で法則大好きなのですが、工学マンになれなかったのは、そこに疑問を抱いたからかも知れません...orz

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/16 9:37 Ognac


・基準となる定義(原器)は、環境に左右されない不変のモノを使わないとダメ。
・しかし、「環境に左右されない」という環境の元で「セシウム」「光速』を採用している。
・相対論などの基礎理論が崩れると変わるかも知れませんが、基礎理論が成立するという前提。
・定義は、「これをこうだと定める」ものであり、測定するものではない。測定して、値の立証することは大事だが、定義の誤差でなく、測定器具、方法の誤差が解る
・有効桁は、被測定モノに生じるが基準には有効桁という概念はない

このように理解したのですが、.....イイノカナ......良いと思いたい.....

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/16 22:41 れい

> ・基準となる定義(原器)は、環境に左右されない不変のモノを使わないとダメ。

「正確に」「何時でも」「手軽に」確認できる定義が理想です。

> ・しかし、「環境に左右されない」という環境の元で「セシウム」「光速』を採用している。
Yes

> ・相対論などの基礎理論が崩れると変わるかも知れませんが、基礎理論が成立するという前提。

基礎理論が無関係ということは無いですが。
理論が無くても、「実質的に」上記条件を満たせればOKです。
光速が不変であることは、いろいろな条件で検証されたので実質的にOKです。

> ・定義は、「これをこうだと定める」ものであり、測定するものではない。測定して、値の立証することは大事だが、定義の誤差でなく、測定器具、方法の誤差が解る

これは実際には非常に難しい話です。

例えば、手違いでkg原器にゴミをつけてしまったとしても、世界中のkgの定義を変えるわけにはいきません。

光速もいろいろな手法で測定され、そのなかでも最も確からしいと思われる速度が(当時の単位体系で)299792458[m/sec]で、それが「現実的に十分な精度を持つ」ので、そこから1[m]の定義ができました。

しかし、この値が当時の単位体系で本当に299792458[m/sec]であったかはわかりません。(実はずれていたということがわかっています)
その際に、過去に戻ってメートル原器を用いて測定しなおすべきかどうか、という問題があります。

ちなみに、メートル原器は保存されています。
原器の複製は、定義の変わったいまでも測定器の校正に使われています。

secの定義も同様です。
レーザー冷却を用いて新たな時間標準をつくる実験では、
いまのセシウム原子時計の値がずれている可能性が高いという結果が出ています。
「定義なのでずれるわけが無い」のですが、
現実に皆が[sec]だと思って使っている時計がセシウム原子時計の値と違う可能性が高くなったということです。

という感じで、単位系は「生もの」で「現実に役に立つかどうか」が最重要視されるものです。
数学の定義とか、相対論における光速不変の定義とは質が違います。

> ・有効桁は、被測定モノに生じるが基準には有効桁という概念はない

本来はそうですが、上記のような問題があります。

単位系を作る人の身になってみれば、
どういう問題があるのかわかると思います。

SI単位系は「工業的に現実的に役に立つかどうか」が最重要視されます。
基本単位としてm kg sec Aを選んでいるのはその為です。

光速は確かに不変で特別なものですが、
そこを重要視するならば、「速度」を選ぶはずです。
そうすれば、[sec]の誤差すら入らないので。
実際、物理ではそういった単位系を用いる場合もあります。

ちょっと他人のブログで脱線して語りすぎてしまいました。
すみません。

九六勘定法の話、私も興味あります。
差分の4で稼ぐ人はいなかったのでしょうか?
12の倍数であるのも気になります。

>1両=4分 1分=4朱 1朱=4糸目 の4進法

「96文」の「文」は何処にあるのでしょう?

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/17 0:28 Ognac

>現実に皆が[sec]だと思って使っている時計がセシウム原子時計の値と違う可能性が高くなったということです。
>単位系は「生もの」で「現実に役に立つかどうか」が最重要視されるものです。
>数学の定義とか、相対論における光速不変の定義とは質が違います。

うーん。混乱材料が増えました。「単位系の定義」と「数学・相対論の定義」が違う。「定義」の意味が複数ある!!。
この件に関しては、自習させてください。納得できたらエントリーします。

>ちょっと他人のブログで脱線して語りすぎてしまいました。
>すみません。

とんでもないです。知識を惜しげも無く、語ってくれることは、ありがたいことです。語らないと伝わらないことは多いと思います。常々感じますが、直接の対話でなくても、BlogやBBSを介しての質疑応答形式は有効な伝達方法ですね。
語ることで、自己研鑽ができているとヒシヒシ感じてます。

>九六勘定法の話
>「96文」の「文」は何処にあるのでしょう
下の「三 貨 両 替 率」をみて欲しいのでずか、金本位制と銀本位制に加えて銭貨の世界があり、それこそ、単位系が違います。異なる単位系を使いこなしていることに驚きます。

勘定法は時代と地域で基準が多少ことなります。為替差益を大きくした感じで、大坂<=>江戸の価格差を利用して、大きくなった商人が輩出され、幕府によって強制破産させられて、トータル的に勘定を合わせることもあったとか。

西洋では12進数が好まれたのは 公約数が2,3,4,6 となるからと言われてます。
日本では 96 が、2,3,4,6,12の倍数だとか。似た発想なのかも知れません。
その他に、土佐では 80文で100文通用 、伊勢地方では72文で100文、津軽では126枚を100文
http://www7a.biglobe.ne.jp/~kokannei/kokanneitop-10.html#666
 結構差は大きいようです。端数の4文の精算はどうしていたのか。
文は「びた銭」と称されるように、貫目処理されていたので、問題視されなかった(誤差とみなされてた)と講義を聞いた記憶があります。 (ネット上では見付けられませんでした。)

4進法の単位系は 「三 貨 両 替 率」のようになっています。
http://www7a.biglobe.ne.jp/~kokannei/kaisetu-40.html
この頁の銭貨欄から想像できるように、1文は現在の2~5円に相当するので、低額の取引に使用されたので、全体に影響は少なかったと推測されているそうです。
 このような複雑な、勘定単位系を使いこなした江戸時代の経済センスは感心します。
事務システムに乗せようのない、要件だと思ってます。ブログラム設計泣かせか、できないかもしれません。
「合計値が、高額商品の累積値か、低額商品の累積値かの区別をせよ」という要件になりかねませんね

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/17 12:33 れい

> 津軽では126枚を100文

津軽だけ逆転してる!!

> このような複雑な、勘定単位系を使いこなした江戸時代の経済センスは感心します。

経済もよく知らないので素人考えですが。

物の移動も人の移動も少なかったので、
何とかなっていたのですよね。

両替商が儲けるというのも変な話で。

私の感覚だと、経済センスがあったとは思えません。
複雑ですが、未熟だったという印象を受けます。

分析的思考法に汚染されすぎかしら?

# re: 日本の度量衡単位 2008/08/18 1:12 Ognac

>複雑ですが、未熟だったという印象を受けます。
意見の分かれるところです。
大陸の矛盾した習慣が入ってきたという意見や、
幕府は米本位制が原則だったので、貨幣経済に対しては無策に近かったとか言われてます。吉宗は経済政策は無能だが、米政策は有能で中興の祖になり得たとも言われてます。
「未熟だ」との見方もできますが、曲がりなりにも円滑に回っていたので、成功していたとも言えます。
 評価する人の視点で大きく変わる事例のひとつですね。
正解の視点がないだけに厄介ですが、おもしろい分野でもあります。



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