物理における計量単位の基礎と体系

物理単位（ぶつりたんい）とは、物理学や計測学において、種々の物理量を表すために選ばれた基準の量である。単に単位と呼ばれることも多いが、物理量ではない対象のための単位と区別する場合には特に物理単位と呼ばれる。

物理単位の役割と背景

実験結果の再現性は科学的方法において極めて重要であり、そのためには共通の測定基準が不可欠となる。科学的な単位は、当初は商業目的のために発展してきた度量衡の概念を様式化したものであり、複数の単位を組み合わせて体系としたものは単位系と呼ばれる。

次元と数量の表現

国際単位系（SI）の考え方および表記に従えば、物理量の値 $Q$ は、その数値を示す数値 $n$ と単位 $U$ との積として表される。

数値を示す場合には商の形による表記も可能であり、数表やグラフの軸に数値を付記する際などは、単位で除算した形式を用いることが推奨されている。

具体的な圧力の例として、1 Paの圧力を考える場合を示す。

国際単位系のルールに則り、商の形式で表現することも行われる。

物理量や物理単位には次元という概念が定められており、対数関数の引数などに用いる場合も考慮される。

単位の組み立てと密度

量は数値と単位記号の積として扱われ、異なる単位記号を組み合わせることで新しい単位が形成される。例えば均質な物質の質量と体積の関係から密度が定義される。

倍量単位と分量単位

極めて大きな値や小さな値を扱いやすくするため、SIでは元の単位に対する倍数を意味するSI接頭語が使用される。ただし質量の単位であるキログラムはすでに単位名に接頭語を含んでいるため、接頭語はグラムに対して付されるという例外が存在する。