หน่วยรากฐาน (base units) มีกี่หน่วย

ในปี พ.ศ. 2503  ได้มีการประชุมร่วมกันของนักวิทยาศาสตร์ จากหลาย ๆ ประเทศเพื่อตกลงให้มีระบบการวัดปริมาณต่าง ๆ เป็นระบบมาตรฐาน ที่เรียกว่า หน่วยระหว่างชาติ (International System of Unit หรือ System - International d' Unit) และกำหนดให้ใช้อักษรย่อแทนชื่อระบบนี้ว่า "SI" หรือ หน่วย เอสไอ (SI Unit)  เพื่อใช้ในการวัดทางวิทยาศาสตร์

หน่วยระบบ SI ประกอบด้วย    1.หน่วยฐาน (Base units)      2  หน่วยอนุพัทธ์ (Derived units)   มีรายละเอียดดังนี้

1. หน่วยฐาน (Base Units)

เป็นหน่วยวัดที่หน่วยวัดอื่นๆ ทั้งหมดสามารถสอบกลับมาได้  มีอยู่ทั้งสิ้น 7 หน่วย ดังนี้

1) ความยาว (Length)

หน่วยวัดความยาวในระบบหน่วยเอสไอ คือ เมตร (Metre : m) มีนิยามว่า เมตร คือ ระยะทางที่แสงเคลื่อนที่ในสุญญากาศ ในช่วงเวลา 1/299,792,458 วินาที

2) มวล (Mass)

หน่วยวัดมวลในระบบหน่วยเอสไอ คือ กิโลกรัม (Kilogram : kg) มีนิยามว่า กิโลกรัม คือ หน่วยของมวล ซึ่งเท่ากับมวลของกิโลกรัมต้นแบบระหว่างประเทศ เป็นทรงกระบอกทำจากโลหะผสมระหว่างแพลทินัมกับอิริเดียม ที่เก็บไว้ที่ BIPM ณ ชุมชน Sèvres ประเทศฝรั่งเศส

3) เวลา (Time)

หน่วยวัดเวลาในระบบหน่วยเอสไอ คือ วินาที (Second : s) มีนิยามว่า วินาที คือ ระยะเวลาเท่ากับ 9,192,631,770 รอบ ของการแผ่รังสีที่สมนัยกับการเปลี่ยนระดับไฮเพอร์ไฟน์สองระดับของอะตอม Caesium-133 (Cs133) ในสถานะพื้น (Ground State)

4) กระแสไฟฟ้า (Electric Current)

หน่วยวัดกระแสไฟฟ้าในระบบหน่วยเอสไอ คือ แอมแปร์ (Ampère : A) มีนิยามว่า แอมแปร์ คือ ปริมาณกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดแรงขนาด 2 x 10^-7  นิวตันต่อความยาว 1 เมตร  ระหว่างเส้นลวด 2 เส้นที่มีความยาวอนันต์ มีพื้นที่ภาคตัดขวางเล็กมาก จนไม่ต้องคำนึงถึง วางขนานกันด้วยระยะห่าง 1 เมตรในสุญญากาศ

5) อุณหภูมิ (Thermodynamic Temperature)

หน่วยวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยเอสไอ คือ เคลวิน (Kelvin : K) มีนิยามว่า เคลวิน คือ หน่วยของอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเท่ากับ 1/273.16 ส่วนของอุณหภูมิอุณหพลวัตของจุดร่วมสามสถานะของน้ำ

6) ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous Intensity)

หน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่างในระบบหน่วยวัดเอสไอ คือ แคนเดลา (Candela : cd) มีนิยามว่า แคนเดลา คือ ความเข้มของการส่องสว่างในทิศทางหนึ่ง ที่กำหนดให้ของแหล่งกำเนิดแสงเอกรงค์ ซึ่งแผ่รังสีเดียวที่ความถี่ 540 x 10^12 เฮิรตซ์ ด้วยความเข้มของการแผ่รังสีขนาด 1/683 วัตต์ต่อสตีเรเดียนในทิศทางเดียวกันนั้น

7) ปริมาณของสาร (Amount of Substance)

หน่วยวัดปริมาณสารในระบบหน่วยวัด เอสไอ คือ โมล (Mole : mol) มีนิยามว่า โมล คือ หน่วยของปริมาณสารของระบบ ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐาน ซึ่งมีจำนวนเท่ากับจำนวนอะตอมของ C12  มวล  0.012  กิโลกรัม

2  หน่วยอนุพัทธ์ (Derived units) 

คือหน่วยที่เกิดจากการรวมกันของหน่วยฐานเอสไอโดยการคูณหรือหาร เพื่อใช้ในเรื่องการวัดและการแสดงปริมาณต่างๆ ซึ่งหน่วยอนุพัทธ์สามารถมีได้มากมายไม่จำกัด เนื่องการปริมาณต่างๆในโลกนี้ที่คนเราอยากรู้ก็ไม่สามารถจำกัดได้ เพียงแต่เลือกหน่วยพื้นฐานมาประกอบเข้าด้วยกันให้ถูกต้อง

เมื่อคำในหน่วยฐานหรือหน่วยอนุพัทธ์น้อยหรือมากเกินไป  เราอาจเขียนคำนั้นให้อยู่ในรูป  ตัวเลข คูณด้วย ตัวพหุคูณ ( ตัวพหุคูณ  คือ  เลขสิบยกกำลังบวกหรือลบ) ได้

หน่วยฐาน (base unit) เป็นปริมาณหลักของระบบเอสไอ (International System of Units หรือ SI units) และยังเป็นหน่วยการวัดพื้นฐานของหน่วยวัดอื่น ๆ ทั้งหมดทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีทั้งหมด 7 ปริมาณ ได้แก่ มวล ความยาว เวลา กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิอุณหพลวัต ความเข้มของการส่องสว่าง และปริมาณสาร  โดยมีสัญลักษณ์ปริมาณ หน่วยฐาน และตัวย่อหน่วยฐาน ดังภาพ

ในสมัยก่อนหน่วยที่ใช้สำหรับวัดปริมาณต่าง ๆ  มีหลายระบบ เช่น ระบบอิมพีเรียล ระบบเมตริก หรือ ระบบของไทย เป็นต้น ทำให้ไม่เป็นมาตรฐานเดียวกัน ต่อมาในปีพ.ศ. 2503 จึงมีการจัดทำหน่วยวัดรูปแบบใหม่ของระบบเมตริกขึ้นในที่ประชุม CGPM (General Conference on Weights and Measures) ซึ่งหน่วยวัดรูปแบบใหม่นี้มีชื่อว่า ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศหรือระบบเอสไอ (International System of Units หรือ SI units) นิยมใช้อย่างกว้างขวางทั่วโลก ทั้งในวงการค้าและวงการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ โดยประเทศไทยก็เป็นหนึ่งในประเทศที่ใช้ ระบบเอสไอ เช่นกัน

แม้ว่าจะมีการจัดทำหน่วยวัดที่เป็นมาตรฐานระหว่างประเทศแล้วก็ตาม แต่ทว่าแต่ละประเทศยังคงใช้ระบบหน่วยวัดเดิมร่วมด้วย ซึ่งสามารถพบเจอในชีวิตประจำวัน เช่น ในการระบุขนาดความกว้างและความยาวของสิ่งของด้วยหน่วยฟุตหรือนิ้วแทนการใช้หน่วยเมตร การชั่งมวลสิ่งของต่าง ๆ ยังพบเจอการใช้หน่วยปอนด์แทนการใช้หน่วยกิโลกรัม เป็นต้น

นิยามของหน่วยฐานมีการเปลี่ยนแปลงมาเป็นลำดับตามการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่ทำให้สามารถออกแบบและสร้างการทดลองที่แสดงพฤติกรรมที่คงที่ เหมาะสมกับการนำมาใช้นิยามหน่วยฐาน กล่าวคือ สะดวกในการใช้งาน และมีสภาพทวนซ้ำได้สูง 

เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2561 ที่ประชุมใหญ่ของสมัชชาสหประชาชาติว่าด้วยการชั่ง ตวง วัด (The General Conference on Weights and Measures, CGPM) ครั้งที่ 26 ณ เมืองแวร์ซายส์ ประเทศฝรั่งเศส ได้มีมติให้ยกเลิกนิยามของหน่วยฐานทั้ง 7 หน่วยที่ใช้อยู่ ณ วันประชุม และกำหนดค่าเชิงตัวเลข (numerical value) ให้กับค่าคงตัวทางฟิสิกส์ (physical constant) ทั้ง 7 ตัว โดยให้มีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 20 พฤษภาคม 2562 เป็นต้นไป

ถือเป็นการปรับเปลี่ยนปรัชญา หรือแนวคิดในการนิยามหน่วยฐานครั้งใหญ่และสำคัญยิ่ง เป็นการนำความรู้จากฟิสิกส์เชิงควอนตัมและทฤษฎีสัมพันธภาพมาประยุกต์ทั้งระบบ

หน่วยฐาน7หน่วย มีอะไรบ้าง

หน่วยมูลฐาน เวลามีหน่วยเป็นอะไร

หน่วยมูลฐาน (base unit) ของระบบ SI ในประเทศไทย มีกี่หน่วย?

ปริมาณมูลฐานมีกี่อย่างอะไรบ้าง