物理量
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/03/08 07:43 UTC 版)
物理量（ぶつりりょう、英: physical quantity）とは、
物理量は、 工業量（「複数の物理的性質に関係する量で、測定方法によって定義されている工業的に有用な量。硬さ、表面粗さなど」と定義される量）および心理量（または心理物理量）と対比される[2]ことがある。
概説
一般に、自然科学分野の文書では、単に「量」という言葉を使う[5]。例えば自然科学分野の辞典の多くでは「物理量」や「物理単位」などという項目自体がなく、単位や単位系の項目の説明では単に「量」という言葉が使われている[6][7][8][9]。あるいは、「物理量」という言葉を使っているものの、その定義が何なのか示していない文献[10][11]もある。本項目の以下の記載でも単に「量」と記載することがある。
スカラー量とベクトル量のような、様々な観点からの量の分類については「量」の項目を参照のこと。
SI組立単位におもな物理量の単位一覧が掲載されている。
物理量の数値的な演算を行うときには単位の換算が必要になる場合がある。
物象の状態の量
日本における計量の基本を定める計量法においては、物理量・工業量・感覚量を広義に捉えて、「物象の状態の量」と呼んでいる[12][13]。
計量法では、対象とする「物象の状態の量」を、それらが取引又は証明、産業、学術、日常生活の分野での計量で重要な機能を期待されているという観点から規定しており[14]、「物象の状態の量」として全部で89量を定めている（計量法#法定計量単位）。そして、「計量」とは、これら89の「物象の状態の量」を計ることと定義付けている[15]。
物理量の値、大きさ、数値
物理量の大きさ（質量の大きさ、距離の大きさ、力の大きさ等）のことを単に物理量（質量、距離、力、等）ということも多い。特に等式や不等式の中の物理量記号は必ずその大きさも意味している。物理量の値（質量の値、距離の値、力の値、等）という言葉が物理量の大きさと同じ意味で、または、数値表現したという意味を強めたニュアンスで使われており、国際単位系(SI)の用語では「量の値 (the value of a quantity)」が使われている[16]。ただし「量の値」という言葉は「（量の値を表す）数値 (numerical value)」と混同しやすいことがあるので、以下の記載ではなるべく「量の大きさ」を使う。量の値とそれを表す数値とは異なる概念であり、両者の区別は重要である[11][16]。前者は単位の選択により変化しないが、後者は単位に依存して変化する。
物理量の値を知るには測定方法を定めなくてはならない。また、測定方法を定めることにより物理量を定義することもできる。これを操作的な定義という。物理量の多くは測定器により測定されている。
物理量の大きさを数値として表すためには、ある大きさの量を単位として定める必要がある[17][16]。物理量の中からいくつかの種類を基本量と定め、各基本量について単位をひとつずつ定めれば（基本単位）、物理法則により基本量と定量的関係にある量は基本単位の組み合わせにより数値表現ができる。基本単位の組み合わせによる単位を組立単位とよび、組立単位が表す量を組立量とよぶ。
国際単位系(SI)では、時間、長さ、質量、電流、熱力学温度、物質量、光度の7つを基本量と定めていて、自然界で知られている限りの量はこれら7つの基本量のいずれかの組立量である。日本国内での計量法やJISによる規格もSIに準拠している。
比較
「物理量が大きさを持つ」ということは、それの比較ができることを意味する。すなわち同一種類に属する2つの物理的対象 a と b において、a が持つ物理量 A の大きさと b が持つ物理量 B の大きさとを適切な物理的操作により比較して、大小関係を知ることができる場合がある。このとき、物理量 A と物理量 B は「同じ種類の物理量である」という。例えば２本の棒の長さは両者を並べることで比較でき、2つの分銅の質量は天秤により比較できる。このときの物理量同士を比較する物理的操作を、測定、計量、計測、などとも呼ぶ。ただしこれらの用語は、単に大小比較のみならず、量の大きさを数値として決定する操作を指す場合が多い。
「同じ種類の物理量である」ことを「同じ物理量である」ということもあるが、後者の表現は2つの物理量の大きさが等しいことを指す場合もあり、紛らわしい。「等しい物理量である」と言えば、大きさが等しいことを明確に指している。同様に「異なる物理量である」といえば、種類が異なる場合と、同じ種類で大きさが異なる場合とがある。
適切な方法を使えば、異なる種類に属する2つの物理的対象が持つ物理量を比較できる場合もある。例えば全ての物質は、その種類にかかわらず質量の大きさが比較できる。また例えば、紐の長さ、樹木の直径、２地点間の距離、山の高さ、光の波長などは互いに比較できる[11]。このように比較できる「異なる種類の物理量」をひとつのグループにまとめて、このグループに属するすべての物理量を「同じ種類の物理量」と考える場合も多い。特に基礎科学分野では、より普遍的現象を扱うことが多いために、同じ種類の物理量の範囲をより広く取る傾向が強い。
単位とその表記
ある物理量 Q の大きさを数値として求めて表したいときは、一定の大きさの量 Q1 を基準として定め、Q が Q1 の何倍であるかという数値 q1 を何らかの物理的操作により求める。このときの基準とした量 Q1 のことを単位とよび、特に物理量の単位を物理単位とよぶことがある。単位としてどのような量を選ぶかは社会的約束だが、物理単位とその表記法に関しては国際単位系(SI)が定められていて、SIに準拠した規則が国際標準化機構(ISO)で定められている。日本国内では計量法や日本工業規格(JIS)による定めがあり、これらもSIに準拠している。SIでは定められた単位について単位記号をそれぞれ定めており、量の値（量の大きさ）は数値と単位記号の積として表すと定めている[18]。すなわち、数値 q と単位記号 u を使い次の式-1のように表す。以下、この方式をSI方式と呼ぶことにする。
- 式-1（SI方式）:
| 典拠管理データベース: 国立図書館 |
|---|
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