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どうも、しぶちょーです。
ものづくりのラジオは、産業機械の現役エンジニアである私、しぶちょーが、
ものづくりに関するトピックを、ザックバランに語るポッドキャストです。
いきなりですけど、皆さんは、体重って測りますよね。
あ、1キロ太ったー、とか、2キロ痩せたー、みたいな感じで、
一騎一遊している人、いると思います。
まあ、各有私もその一人ですけど。
今日注目していくのは体重ではなくて、その単位の方です。
我々が普段、当たり前のように使っている質量の単位、キログラムですが、
皆さんは、キログラムの歴史って知ってますか?
そもそも、キログラムって何なのか?どうやって決めたのか?誰が作ったのか?
キログラム、馴染み深い単位であるにも関わらず、
その歴史ってね、意外と学ぶ機会がないもんなんです。
なので今日は、このキログラムの歴史を、
ものづくりのラジオで学んでいってください。
歴史って言ってもね、単なる昔話じゃなくて、
実はね、今現在まで続いているお話なんですよ。
ちなみにね、これと同じようなシリーズで、第69回の時にメートルの歴史ってのも喋ってますから、
そちらもね、合わせて聞いていただけると、長さと質量、両方学べちゃうんでね。
この回がもしいいと思ったら、そっちも聞いてください。
というわけで、今日のテーマはこちら。
キログラムって誰が決めたの?意外と知らない質量の歴史です。
それでは早速いきましょう。
キログラムの世界共通化
今でこそ当たり前に存在するキログラムっていう単位ですが、
これをね、世界共通で使っていきましょうと制定されたのは1889年です。
今から135年前となります。
135年前って言うと、それだけで結構昔のように感じますよね。
日本で言ったらね、明治22年です。
ただ、キログラムが世界共通の単位として使われ始めたのが135年前って聞くと、
なんだか、あ、そんな最近なんだって気がしてきませんか?
少なくとも私はそういう印象を受けました。
技術とかものづくりの歴史ってさ、当然もっともっと長いわけですよ。
質量ってのもね、当然ものづくりにおいては非常に重要なファクターです。
機械で言ったらね、例えば動かしたいものの質量によって必要な出力とか変わりますから、すごく重要です。
ただその肝心な質量の指標、キログラムっていうのは135年以前は全く統一されてなかったっていうことなんですよ。
じゃあ皆さんどうしてたかって言えば、その国々とかね、地域独特の単位を用いていたんです。
例えば日本で言えば、一関一寮一門目という単位が使われてました。
ね、特にあの門目ってなんやねんって感じなんだけど、これね同様で出てきます。
買って嬉しい花一門目みたいな感じのやつあるじゃないですか。
あの花一門目って、花が一門目ってことなんです。
重さの単位なんですね。
ちなみに門目は今でも真珠などを計量するときに使われる単位らしいですよ。
まあまあそれはさておき、これらはね中国から入ってきた単位の指標で尺寒法と呼ばれるものです。
長さは尺、質量は寒を基準としましょうっていうやつです。
ちなみに一関が3.75キログラム、一寮が37.5キログラム、一門目が3.75グラムです。
なんか375っていうね数字の並びがたくさん出てきて、数としてはすごく半端なんですけど、
これ何かっていうとね、これ当時のお金の質量なんですよ。
一門銭っていうさ、四角い穴の開いた昔のお金、漢字四文字書いてあるやつ。
テレビドラマーとかね時代劇でちらっと見たことあると思います。
あのゼニー型平地がね、悪党に投げつけるやつね。
あの一門銭1枚の重さが3.75グラムだったんですよ。つまり一門目です。
この一門銭を1000枚集めれば3.75キログラムになるので一貫になるんですよ。
つまり昔はお金を基準として重さを測ってたんですよ。
これってね極めて合理的ですよね。
国内ではどこでも流通してるじゃないですか、お金って。
それをこう集めて、天秤とかね測りで吊るせば質量を測れるということです。
ちなみにこれも余談なんですけど、今我々の手元には1枚3.75グラムの硬貨、つまり一門目の重さの硬貨があります。
それ何かって言ったらね、五円玉です。
昔の硬貨一門銭と五円玉の質量って一緒なんですよ。
だから五円玉を1000枚集めて5000円分にすれば、昔の質量の単位である一貫を体験することができるんで。
やりたい人はね、ぜひともやってみてください。あとは知りません。
とまぁこんな感じでね、日本では釈迦法が使われてたわけですけど、各国でも同じように好き勝手に独自の単位が使われていました。
ただやっぱりね、だんだんとそれが問題になっていきます。
その最大の要因が産業の発展です。産業が発展して国同士の貿易が盛んになるに従って、いろいろと問題が噴出していきます。
単位が統一されてないから、国家をまたいだ取引をする際に、その都度単位の変換・換算を行う必要があって、それがねめちゃくちゃ手間でトラブルが多発したんですね。
特に世界中で小取引が盛んになった産業革命以降は、一気に貿易が拡大して、それに比例してね、この単位の問題も顕著になっていったんです。
単位の不統一というものがね、すごく大きな問題になったんですよ。
まあこれは質量の話だけじゃなくて、長さも一緒なんですけどね。
質量の単位の歴史
あらゆる物理指標において、だんだんとこれ単位統一しないとやばくない?みたいな雰囲気に世界がなっていたわけです。
そしてよし単位統一しようぜっていう流れが強くなってきたところで、じゃあ俺がやるぜと我先に手を挙げた国があります。
それがね、オグランスなんですね。
キログラムの起源はおよそ230年前のフランスです。
さっきね冒頭でキログラムが世界の統一単位として制定されたのは135年前と言いましたけど、キログラムという考え方自体が生まれたのはもっと前なんですね。
当時はねフランス国内だけでも数百もの異なる質量の単位が使われていて、もうねひっちゃかめっちゃかだったらしいです。
貿易云々の前に国内でも大変不便してたみたいなんですよ。
だからこそね、みんなが使える統一の単位を作ろうと思い立ったわけです。
で、そういう統一単位を作ろうと思った時の一番の課題って皆さんなんだと思いますか?
それはね、みんなが使える基準を探すっていうことなんですよ。
その当時はね質量って基本的に比較でしか測れないわけ。
まあそれこそね天秤をイメージしてもらえばわかりやすいんだけど、実際にじゃあ1キロ測ろうと思った場合って相手側にも1キロぴったりの何かが必要になるわけよ。
いわばお手本の1キログラムが必要なんです。
1キログラムという単位を統一で使おうと思っても、お手本の1キログラムっていうのを誰もが簡単に手に入れたり再現できなければ共通の単位としては使えないんですよね。
例えばねフランス人がそこら辺に転がってる石を拾ってきて、よし今日からこれが1キログラムとするなんて言ったところでダメなんです。
遠く離れた地域の人にお手本の質量を伝える術がないといけないんです。
じゃあどうしようかと何を基準にすればいいのかとフランス人が頭をひねって考えて出した結論が水なんですね。
世界中どこでも存在する物質、水を使って質量の単位を制定しようと考えたわけ。
これはねすごく賢いです。
水1リットルの質量を1キログラムとしましょうと決めたんですね。
そうすればね世界中どの国行っても水ありますから、1リットルさえ測れれば簡単に1キログラムを作り出すことができます。
つまり世界の共通単位として成り立つわけですよ。
ちなみに当時のフランスでは長さの基準の単位、皆さんおなじみメートルも制定しています。
そしてリットルというね体積の単位も決めたのももちろんフランスです。
この時代のフランスはねもう単位決めまくり、自分たちが決めた基準をどんどん派生させてあらゆる共通単位を作っていったんです。
長さを定め、体積を定め、それをもとに次は質量も定めるわけ。
こうしてね1キログラムという質量の単位がフランスによって定められて世界に広がっていくわけですが、
その前にちょっと待ってください。
ここまでの私の話を聞いてちょっと引っかかった人いませんか?
実はね根本的なところでちょっとだけ突っ込みどころがあるんですね。
キログラムとグラムの選択
質量の単位の基準はキログラムとして定められました。
キログラム。
キログラムなんですよ。
わかりますかね。そうグラムじゃないのよ。
そもそもキロっていうのは千倍を表す説得語です。
キロメートルとかキロバイトとかね。
基準になっている単位に対して数字の桁が増えすぎないように使われる便利な文字なんです。
だから本当に基準にするんであれば実はキログラムじゃなくてグラムを基準にしなきゃいけないんです。
でもなぜか質量の基準ってグラムじゃなくてあくまでもキログラムが基準とされてるんですけど。
これどうですか皆さん疑問に思いませんでした?
すごく不思議ですよね。
実はこれね諸説あってこれだっていう明確な答えはないんですが
調べてみるとねどうやら歴史が絡んでいるようでして
ざっくり言うとシンプルに最初ミスったっていうことです。
あくまでも諸説なんで一説なんですが
実はもともとは当たり前ながらグラムを質量の基準として単位にしようぜっていう流れがあったんです。
最初にフランスが質量を定義したときは
最大密度にある蒸留水1ミリリットルの質量これをグラムとして質量の基準と定めようとしたんです。
というかね定めたんです。
ただねこの定めた後にみんな気がつくんですね。
あやべえとこれ基準にするにはちっちゃすぎたかもって思うんです。
つまりね1グラムっていう単位ってちっちゃいんですよ。
日常で使われるような質量のオーダーとちょっと違うじゃないですか。
我々生活で使ってるのって1キロとか2キロとか10キロぐらいでしょ。
これグラムで表しちゃうと1000とか2000とか1万とかそのぐらいの数字のオーダーになってしまうんです。
だから1グラムっていう単位を基準としてしまうと
日常使いのオーダーからあまりにも離れた小さな単位を基準に定義してしまうことになるんです。
これ何が困るかっていうと質量を測りましょうってなった時にさっき測りの話しましたよね天秤の話。
これ質量をちゃんと測る時にお手本の重さがいるんですけど
基準が1グラムだとお手本の1グラムをいっぱい積み重ねて質量を測らなきゃいけないんです。
1キロ測ろうと思ったらお手本の1グラム1000個いるんですよ。
これ日常使いとしては超効率的じゃないですよね。
あとね累積誤差っていう問題もあって物の数が多いほど一つ一つの基準の誤差が積み重なって測定の精度っていうのが落ちてしまうんですよ。
だから基準っていうのはねあくまでも最も使うようなサイズのものがいいんです。
だからそういう意味ではグラムっていう基準ちょっとちっちゃすぎるわと。
これもうちょっと大きい基準にしないといけないよねっていうことでじゃあ1回作り直そうかってなったんですが
その時にはねすでにもうグラムっていう単位が世の中に広がってしまっていたんです。
なのでちょっとこれもうグラム変えれんわってなっていた仕方なく1リットルの水の質量を1キログラムとして
キログラム基準の決定とキログラム原器
このもうキロついてるけどキログラムを質量の基準にしようという話になったわけです。
本当は基準なんで説得をつけない方が絶対いいんですよ。
ただやっぱね今日から1リットルの水の質量をやっぱ1グラムとしますとかまた別の名前にしますってなっちゃうと
やっぱすでにグラムが広がってますんで混乱を招くんです。
なんで大きく変えられなくて説得ついてるけどキログラム基準でいいかってなし崩し的になっちゃったわけ。
それが200年前から続いてるんですね。
なんで実は未だに基準なのにキロっていう説得をついてるのおかしいだろうと指摘する科学者もいるんです。
あくまでもこれは一説ではあるんですけど実はキログラムっていうのにはねそういう経緯があるんです。
そんなこんなでフランスでキログラムという基準が生まれてそれが世界広がっていきます。
そして冒頭でも言ったように1889年に正式に国際単位として使われることが決まります。
質量の基準っていうのはあくまでも水1リットルなんですがより正確に1キログラムの重さを定めるためにですね
国際キログラム原器という文章が作られました。
原器っていうのは元気満タンの元気ではなくて原始人の元に器と書いて元気です。
基準となる器ということですね。
キログラム原器の高さは約4センチ直径4センチぐらいの本当に円筒状の分銅で
材質としてはね白金とイリジウムの合金です。
錆びないし対魔網性もある非常に高価な材料ですね。
そんな高価な材料で作られた世界に一つしかない国際キログラム原器っていうものの重さこそが
この世界における1キログラムだと定められました。
そのキログラム原器はフランスの研究機関に保管されていたんですが
フランスにしか国際的な質量の基準がないと不便なので
そのキログラム原器の複製が各国に配られることになります。
日本にもナンバーシックスと書いた複製原器っていうのが送られてきて
これが我が国の1キログラムとして鎮座しなさっているわけです。
ただの円柱の金属の塊なんですけど
プランク定数への置き換え
そこら辺に転がってたらなんだこれって感じのものなんだけど
我が国の1キログラムを司る大変ありがたいありがたい金属の塊なんですね。
この日本のキログラム原器は1890年に日本に到着して非常に長い間
本当にごくごく最近まで日本の重さの基準として使われていました。
測りとか分度とかの調整とか基準として実際にその原器の重さが使われてたんです。
また40年おきにフランスに送り返されて
ちゃんと状態に問題はないか質量に変化がないかっていうのをチェックされてました。
ただキログラム原器っていうのはどんなに厳密に保管されていても
やっぱり形のあるものなので時間の経過によって
少しずつですが変化してしまうんですよ。
キログラム原器の重さが変わるということは
世界の1キログラムの定義が変わるということなんで
これマジでえらいこっちゃなんです。
ゆえにキログラム原器の取り扱いや管理は最新の注意が払われているんですが
1990年の検査でなんと
大元である国際キログラム原器の重さが
わずかに変わっているということが判明したんです。
これはね表面についた汚れなどで
国際キログラム原器の質量がこの100年で
1億分の5キログラム変わった可能性があるということがわかったんです。
これはおよそ指紋1個分の質量に相当する非常にわずかな変化ではあるものの
キログラム原器の重さが変わるってことはさっきも言ったように
世界の1キログラムの基準すべてが変わってしまうんで
これ決して無視できる大きさではないんです。
キログラム原器っていうのはねマジで
我こそが1キログラムなりっていうやつなんです。
ある意味で世界を支配している支配者といってもね
過言ではないぐらい影響力の強い物体なんですよ。
なんでね本当にそれがわずかでも変化したら
世界の全てが変わってしまうんです。
大げさじゃなくて本当に変わっちゃうんですね。
そういうねとんでもない代物なんですよ。
だからね科学者たちも質量の定義を
物体として持っておくのってやっぱ怖いよねと
なんかこう物でないもので
1キログラムの質量を定めることできないの?
っていうふうに思ってですね
そういう置き換えの活動が行われていきます。
そして始まるのがプランク定数への置き換えです。
プランク定数というのは原子1個の質量に関連した
物理学の定数でこのプランク定数を活用して
1キログラムの質量を決めようということが国際的に合意されました。
プランク定数っていうと量子力学の分野で出てくる定数なんだけど
これとキログラム一体何の関係があるのかということですけど
プランク定数から電子1個分の質量を
導出することができるらしいんです。
電子と任意の原子の質量の比は正確に分かっているので
プランク定数を基準とすれば非常にたくさんの数の原子の質量として
1キログラムを表現できるらしいです。
正直私もこの分野よくわからないんで
この説明してもね自分でもそんなにしっくりきてないんですけど
どうやらそういうことらしい。
簡単に言えば原子の質量として1キロを表現できるようになりそうですよということです。
こういうふうに表現できるようになると
世界のどこからでも変わらない指標となります。
当然時間経過でも変化しないんで
非常に安定した1キログラムの基準となることが期待されていました。
ただこれもね当然一筋縄では行かずに
そもそもプランク定数っていうこと自体が正しい値っていうのが
あまり明らかになっていなかったんで
世界の研究機関でねこぞってプランク定数の測定というものが行われました。
そしてその研究の会もあってですね
2019年5月20日に130年ぶりに新たにキログラムが定義されたんです。
めっちゃ最近の話ですよね。
その定義によればキログラムはプランク定数を
6.62607015×10-34乗じゅうるせく
新たなキログラムの定義
と定めることによって定義するとなったわけです。
細かい数字はね全然覚えなくていいんですけど。
とにかくプランク定数が新たなキログラムを定義する基準となったということで
これによって原理的には適切な技術さえあれば
誰でもプランク定数を基準にして正確な質量を測定することができるようになってます。
こうして人類はですねキログラム元気というものの支配から解き放たれて
常にぶれない質量の定義を確立することがようやくできたわけなんですよ。
と言ってもまだプランク定数から質量を測定する設備ってねそこまで多くなくて
引退したキログラム元気も依然として精密な文童として使われています。
日本のキログラム元気は国の重要文化財として指定されていて
今はね三荘圏というところに厳重に保管されています。
一般公開されてないんで我々はキログラム元気の実物を見ることはできないです。
ただ三荘圏のYouTubeにねキログラム元気の実物を公開している動画あるんで
どんなものでどれくらい厳重に保管されているのかその動画からよくわかるんで
ぜひともねチェックしてみてください。このポッドキャストの概要欄にリンク貼っておきます。
ただ世の中にはね色々とマニアックな人がいまして
そんな動画だけじゃ俺は満足できないというキログラム元気マニアの方もいらっしゃるんです。
そういう方の欲を満たすためにですねいくつか素敵なアイテム出ておりますので
最後にね紹介していきたいと思います。
まずは一つ目キログラム元気2分の1レプリカ
これはね村上光輝製作所さんが作っているキログラム元気の2分の1のレプリカで
なんとね保管用の二重ガラスっていうものまで厳密に再現されております。
お値段は3800円アマゾンで買えます。
いやマニアックですねこれ何のために誰が買うのかと思ってしまうものなんですけど
公式ホームページに用途が書いてありました。
てっきりね学習用とか教材なのかなと思ったんですけど違って
主な用途としてはね軽量関連企業および団体の創立金属退職記念品として
また軽量関係者への贈呈品として
そして軽量の普及啓蒙活動用のアイテムとしてお使いくださいということらしいんで
記念品なんですねこれ実にいいですよね
例えばさ軽量危機設計に携わってたエンジニアとかの人の退職記念に
キログラム元気のレプリカプレゼントとかなったらこれだいぶエモーショナルというか
粋な計らいですよね
もらった方も笑いながらにしても結構嬉しいと思うんですよ
軽量というものの技術というか歴史というかね
そういうところに非常にリスペクトのある非常に素敵なプレゼントとなるなと思いました
ちょっとマニアックだって笑ってたんですけどなんかね素敵なんですね
皆さんもどうですかこの話聞いたらちょっと欲しくなってきたんじゃないですか
いやいや支部長さんバカにしないでくださいよと
2分の1スケールなんてものじゃダメだと
俺は等身大のキログラム元気が欲しいんだというあなた
そうおっしゃると思ってですね
ご用意しております等身大のもの
2つ目に紹介するアイテムこちらです
デスクテック
説明文読みますけども
130年以上にわたり1キログラムの国際基準とされてきた
白金イリジウム合金性分導国際キログラム元気を
緻密に再現したレプリカです
地球の近くの中でたった100億分の1のみ含まれている
非常に稀な元素である原始記号74タングステンと
ニッケルメッキを素材として用いることで
これまで不可能と言われていた本物同様の光沢や密度を
高い精度で再現しております
モダンでスタイリッシュなデザインとなっており
インテリアとしても違和感なくお部屋に馴染みます
という製品なんですが
さすがに違和感はあると思います
というね
これクラウドファンディングで出てたものなんですけど
実はもう手に入らないです
もしかしたら中古市場で出回ってるかもしれないんで
どうしてもキログラム元気のレプリカ
等身大レプリカが欲しいっていう方は
ぜひともね探してみてください
デスクテックです
デスクテックって検索しなくても
国際キログラム元気レプリカとかって検索すればすぐ出てきます
面白いよね説明文
これまで不可能と言われていた本物同様の光沢や密度を
高い精度で再現していますと書いてあるんですけど
ということは過去にレプリカ作ろうとした人が他にもいたということですよね
皆さん非常にマニアックでいいですね
私はこういう取り組み好きですよ
ただ絶対に
インテリアとして部屋に馴染むことはないです
だってキログラム元気だもん
どういう
このデスクテックの確かにかっこいいんですよ
すごいかっこいい台座とかカバーが付いてて
その中にキログラム元気のレプリカあるんだけど
かっこいいけど
何これってなる
一回皆さんもぜひとも見てください
かっこいい部屋に馴染むなと思うか
違和感あるっしょって思うか
皆さん次第だと思いますので
皆さんの価値観で判断していただければと思います
というわけでね
今日の話をまとめますけども
キログラムの歴史
キログラムというのは
世界の質量の単位を統一するために
フランスが考案した単位です
元は水1リットルを1キログラムとして定義されたものです
その後により精密に1キロを測るために
キログラム元気というものが作られて
それこそが1キログラムの基準だとして
100年以上使われてきたわけです
そして最近になって
より安定した基準とするために
ものから離れて
物理定数として
キログラムを定義するということに成功したわけですね
キログラム元気の保管
単純なね
我々が何気なく使っているキログラムっていうのは
これだけいろんな技術とか歴史があるんです
この話を聞いた後だと
皆さんが体重を測るときの印象が
少し変わるかもしれません
1キロ増えた減った後
一喜一憂する前に
このキログラムの歴史に
ぜひとも思いを馳せる時間を
作ってもいいんじゃないかなと思います
エンディングトークです
キログラム元気がプランクテスに置き換わったのは
2019年
つまり令和なんですよ
そう考えるとかなり最近まで
キログラム元気っていうものが
使われてたなーって感じですよね
科学が発展した現代であっても
物質的なものを基準として
質量を決めてたって思うと
なんだか不思議ですよね
さっき言ったね
産総研の動画を見てもらえば分かるんだけど
キログラム元気は
薬名を終えた後
今でもね
ガチガチのセキュリティで保管されてます
本当ね
怪盗キットとか
ルパン三世が盗みに来るレベルぐらいの
セキュリティなんですよ
国の科学の中枢を担う物質が
厳重に保管されてるっていうのは
なんかね
ワクワクするというか
SFチックでもあるよね
キログラム元気のグッズが出てるのも
そういった要素も
関係あるのかもしれないですね
私はさすがに
レプリカ買いませんけど
誰か持ってる人がいたら
ぜひともね
どういう具合かレポートしてほしいですよね
そして冒頭でも言いましたけど
同じようなお話で
メートルの歴史という話も
第69回でしてますんで
今回の話
気に入っていただいた方は
ぜひともそちらも
楽しんでいただけると思うので
よかったらそっちも聞いてください
というわけで
ここからはお知らせです
ちょっとまだ先なんですけど
私支部長の講演会があります
4月19日金曜日
東京大田区
産業プラザピオにて行われる
試作市場&美彩精密加工技術展
という展示会があるんですけど
その中の特別講演枠として
1時間講演を行わせていただけることになりました
恐れ多すぎますね
来場者規模としては
数千人集まる展示会なんですけど
その中で何人くらいが
見に来てくれるかなって感じですけど
スカスカでもいいんでね
一人でも多くの人に
見に来ていただければと思います
4月19日金曜日ということで
土平日なんですけど
お時間ある方は
ぜひとも見に来ていただければ
嬉しいです
展示会のリンクは
このポッドキャストの説明欄に
貼っておきます
講演のタイトルとしては
支部長が考える
試作屋さんとの
良好な関係づくりってことでね
何話そうっていう感じの
テーマなんだけど
いろいろとね
いろんな視点で
いろんなお話ができれば
と思ってます
というわけで
今回はここまで
私は支部長技術研究所という
技術ブログも運営してます
週一更新を目標に更新しておりますので
ぜひそちらも覗いてみてください
またXでも毎日役立つ
技術情報の発信を行ってます
朝7時20分
夕方18時20分に
必ず投稿しておりますので
そちらもチェックしていただけると
嬉しいです
ものづくりの視点という
ボイシーでの音声配信もやってます
そちらは月曜日から金曜日までの
週5で配信中です
10分ぐらいで聞ける
ものづくりの話をしてます
ぜひともそちらも聞いてください
またこのものづくりのラジオ
いいと思っていただけた方は
番組のフォロー
また各ポッドキャストアプリにて
評価の方も
ぜひともよろしくお願いします
というわけで今回はここまで
以上支部長でした
ではでは
