むかしの「長さ」の たんいは、王さまの 手や 足の 長さを もとに して いる ことが 多かったんです。でも 手や 足の 長さは、人に よって ちがいます。だから、まちや くにが かわると、おなじ なまえの たんいでも、じっさいの 長さが ちがう、と いう ことが おきて いました。

これでは、とおくの まちと ものを うりかいする とき、こまって しまいます。

昔の「長さ」の単位は、王さまの手や足の長さをもとにしていることが多かったのです。でも手や足の長さは、人によって違います。だから、町や国が変わると、同じ名前の単位でも、実際の長さが違う、ということが起きていました。

これでは、遠くの町と物を売り買いするとき、困ってしまいますね。

同じ名前の単位なのに、地方が変わると量が違う。それが昔の普通だった。18世紀のフランスでは、地方ごとに異なる度量衡(長さ・体積・重さの単位)が数百種類も使われていたとされる。単位の基準は、しばしば領主の身体や慣習に由来し、地域が変われば同じ名前の単位でも実際の量が異なった。

これは、商取引や工業製品の規格化にとって大きな障害だった。フランス革命の混乱のなかで、この問題を根本から解決しようという動きが生まれる。

1791年、フランスは「だれの 体にも たよらない、みんなで つかえる ながさ」を きめる ことに しました。えらばれたのは、地きゅうの 北きょくから 赤どうまでの きょりの、1000まん分の1を、1メートルと する という ほうほうでした。

この きょりを じっさいに はかる ために、ドランブルと メシャンという 2人の 学しゃが、フランス 北ぶの ダンケルクから、スペイン 北とうぶの バルセロナまで、土地を はかりつづけました。かくめいの さいちゅう、あやしい どうぐを もって いた ドランブルは、スパイだと うたがわれて とらわれて しまう ことも ありました。メシャンは、せんそうの ために、はじめに きめて いた ばしょで はかりつづける ことが できなく なって しまいました。

じつは、メシャンは、じぶんの はかった すう字に、ちいさな くいちがいが ある ことに 気づいて いました。でも、その ことは だれにも 言わずに、すう字を こっそり 書きかえて しまったのです。あとで、ドランブルが その ことに 気づきましたが、これを 言って しまうと、みんなが「1メートル」を しんじられなく なると かんがえ、だまって 記ろくに のこしました。

1791年、フランスは「だれの体にもたよらない、みんなで使える長さ」を決めることにしました。選ばれたのは、地球の北極から赤道までの距離の、1000万分の1を、1メートルとするという方法でした。

この距離を実際に測るために、ドランブルとメシャンという2人の学者が、フランス北部のダンケルクから、スペイン北東部のバルセロナまで、土地を測りつづけました。革命の最中、あやしい道具を持っていたドランブルは、スパイだと疑われて捕らえられてしまうこともありました。メシャンは、戦争のために、はじめに決めていた場所で測りつづけることができなくなってしまいました。

じつは、メシャンは、自分の測った数字に、小さな食いちがいがあることに気づいていました。でも、そのことはだれにも言わずに、数字をこっそり書きかえてしまったのです。あとで、ドランブルがそのことに気づきましたが、これを言ってしまうと、みんなが「1メートル」を信じられなくなると考え、黙って記録に残しました。

では、誰の身体にも地域にも頼らない基準を、何に求めたのか。1791年、フランス科学アカデミーは、地球の北極から赤道までの子午線弧長の1000万分の1を1メートルと定めることを決定した。特定の身体や物ではなく、地球という普遍的な基準に単位を結びつけようとする発想だった。

この子午線の長さを実測するため、天文学者ジャン＝バティスト・ドランブルとピエール・メシャンが、1792年からダンケルクからバルセロナまでの三角測量を分担して実施した。フランス革命さなかの混乱のなか、ドランブルは測量器具をスパイ道具と疑われるなどして2度拘束され、公安委員会の方針で一時任務を外されもした。一方のメシャンは、フランスとスペインの開戦によって当初の観測地モンジュイックでの測量を続けられなくなり、場所を変えて測定を続けるなかで、1794年、自身の緯度の測定値に食いちがいがあることに気づいた［1］。

では、その食いちがいは、どう扱われたのか。メシャンはこの食いちがいを誰にも告げず、平均値そのものは変えないまま、データのばらつきが小さく見えるよう手を加えてしまう。のちにこの改変に気づいたドランブルは、公表すればメートル法への信頼を損なうおそれがあると考え、関連する記録を公にしないまま、改変されたデータもメートル法のもとになった測量の記録として残した［1］。

1889年、さびにくく、へりにくい「白金」と いう きんぞくで、1メートルの 長さの ぼうと、1キログラムの おもさの つつが 作られました。これを「原器げんき」と いいます。

この 原器げんきは フランスに しまわれ、せかいじゅうの くにに、おなじ 長さ・おもさの「コピー」が くばられました。こうして、せかいじゅうで「おなじ 1メートル」「おなじ 1キログラム」が つかえる ように なったのです。

1889年、さびにくく、すり減りにくい「白金」という金属で、1メートルの長さの棒と、1キログラムの重さの筒が作られました。これを「原器」といいます。

この原器はフランスにしまわれ、世界中の国に、同じ長さ・重さの「コピー」が配られました。こうして、世界中で「同じ1メートル」「同じ1キログラム」が使えるようになったのです。

測って決めた長さを、誰もが同じように使えるようにするには、どうすればよいのか。その答えが金属の原器だった。1889年、酸化や摩耗に強い白金イリジウム合金で、「国際メートル原器」と「国際キログラム原器」が製作された。パリ郊外セーヴルの国際度量衡局(BIPM)に厳重に保管され、世界各国にはその複製(副原器)が配布された［2］。

この体制のもとで、メートルとキログラムはようやく、誰の身体にも地域にも依存しない、世界共通の基準として機能するようになった。もっとも、それは「基準となる一つの物」に頼り続ける仕組みでもあった［2］。

ところが、この キログラムの 原器げんきには、ふしぎな ことが おきて いました。100年 いじょう たって、せかいじゅうに くばられた コピーと くらべて みたら、もとの 原器げんきの おもさが、ほんの すこしだけ かわって いたのです。

原げんは、はっきりとは わかって いません。原器げんきの ひょうめんに、ちりや よごれが ついた ことが かんけいして いるのでは、と かんがえられて います。それは、まるで、たいせつに しまって おいた、たった 1つしか ない「お手本の おもり」に、目には 見えない ほこりが つもって、おもさが かわって しまったような ものです(ただし ほんとうは、ほこりの つぶは あまりに 小さいので、けんびきょうでも 見えない かもしれません)。

ところが、このキログラムの原器には、不思議なことが起きていました。100年以上たって、世界中に配られたコピーと比べてみたら、もとの原器の重さが、ほんの少しだけ変わっていたのです。

原因は、はっきりとは分かっていません。原器の表面に、ちりや汚れがついたことが関係しているのでは、と考えられています。

ところが、「基準となる一つの物」に頼る仕組みには、ほころびが見つかった。1946年に行われた各国原器の2回目の検証では、平均して国際原器から質量がずれていることが判明した。1989年から1991年にかけての3回目の検証では、1889年に承認された原器群との差の中央値が、およそ25マイクログラム(1キログラムの4000万分の1程度)にのぼることが確認された［3］。

では、なぜ質量が変わったのか。この変化の具体的な原因は、BIPM(国際度量衡局)自身の資料でも明確には特定されていない。表面へのわずかな汚れの付着などが要因ではないかと推測されているが、確定していない。いずれにせよ、「世界でただ一つの、質量の基準そのもの」が動いているように見えても、それが原器自体の変化なのか、比較対象である副原器の側の変化なのか、原理的に見分けようがないという問題が、科学者たちを悩ませることになった［3］。

「もの」を きじゅんに して いると、その ものが かわって しまえば、きじゅんも かわって しまいます。そこで 科学しゃたちは、ぜったいに かわらない「しぜんの きまり」を きじゅんに しようと かんがえました。

2018ねんに きまり、2019ねんから、キログラムは、とくべつな てんびんを つかって、でんきの ちからと つりあわせる ほうほうで きめる ように なりました。これで、原器げんきと いう「もの」が なくても、おなじ 1キログラムを きめられる ように なったのです。

「もの」を基準にしていると、その物が変わってしまえば、基準も変わってしまいます。そこで科学者たちは、絶対に変わらない「自然の決まり」を基準にしようと考えました。

2018年に改定が決まり、2019年5月20日から、キログラムは、特別なてんびんを使って、電気の力とつりあわせる方法で決めるようになりました。これで、原器という「もの」がなくても、同じ1キログラムを決められるようになったのです。

変わってしまう物に頼るのをやめるには、どうすればよいのか。物という基準には、劣化・汚染・破損のリスクがつきまとう。この根本的な弱点を解消するため、科学者たちは「プランク定数」という、自然界で決して変化しない物理定数にキログラムを結びつける方法を追求した。

その中心技術が「キッブルバランス」だ。電気の力（電磁力）と分銅の重さをつり合わせる装置である。磁場の中にある導体に電流を流すと電磁力が生じ、分銅の重さとこの電磁力を釣り合わせ、同じ装置で導体を動かして生じる誘導起電力を測定すると、量子力学の効果(ジョセフソン効果・量子ホール効果)を介して、プランク定数と質量を精密に結びつけることができる。2018年の国際度量衡総会（CGPM）で改定が決まり、2019年5月20日に新しい定義が施行された。130年ぶりに、原器という「物」ではなく、プランク定数という「自然の決まり」を基準とする時代が始まった［4］。

じつは メートルも、いちど きめたら おわり、では ありませんでした。1960年には、とくべつな 気体の ひかりの 色を きじゅんに する やりかたに かわり、1983年には、光が すすむ はやさを きじゅんに する いまの やりかたに かわりました。

いまの 1メートルは、地きゅうでは なく、光の はやさで きまって います。

じつはメートルも、一度決めたら終わり、ではありませんでした。1960年には、特別な気体の光の色を基準にするやりかたに変わり、1983年には、光が進む速さを基準にする今のやりかたに変わりました。

今の1メートルは、地球ではなく、光の速さで決まっています。

キログラムだけでなく、メートルも、地球という基準のままではなかった。定義は同様に更新されてきた。1960年、第11回国際度量衡総会で、クリプトン86原子が放つ特定のスペクトル線の波長を基準とする定義に改められた。さらに1983年、第17回国際度量衡総会で、光が真空中を1秒間に進む距離の299,792,458分の1を1メートルとする（光が299,792,458分の1秒で進む距離にあたる）、現在の定義に至った［5］。

振り返ると、二つの単位は同じ向きへ進んできた。1791年の子午線測量、1889年の白金イリジウム原器、そして2019年のプランク定数へ。メートルとキログラムの定義は、それぞれ独立に、地球や物という具体的な対象から、光速や物理定数という抽象的な基準へと切り替わってきた。

家に ある たいじゅうけいで、じぶんの 体じゅうを はかって みよう。その「kg」と いう すう字は、フランスの 白金の かたまりから、いまは プランク定数と いう しぜんの きまりで きまって います。ほかにも「m」や「g」の 字が どこに かいて あるか、さがして みよう。

家にある体重計で、自分の体重を量ってみよう。その「kg」という数字は、フランスの白金のかたまりから、今はプランク定数という自然の決まりで決まっています。ほかにも「m」や「g」の字がどこに書いてあるか、探してみよう。

家にあるキッチンスケールや体重計で、身のまわりの物の重さを量ってみよう。表示された「g」「kg」という数字は、白金イリジウム原器から2019年のプランク定数へと切り替わった、その時点の定義にもとづいている。ただし、定義が変わったからといって、ふだん使う体重計の表示が急に変わったわけではない。原器でもプランク定数でも、日常の重さの量りかたでは同じ数値になるように、新しい定義は決められた。