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domingo, octubre 17, 2021

La importancia y evolución de un sistema de medida

Por Oracio Barbosa

El comercio entre pequeños o grandes grupos sociales se ha dado desde que el ser humano se hizo sedentario.  Sin embargo, cada grupo social tenía sus propias unidades de medida de longitud o de masa, por ejemplo, para el comercio de pieles/telas o de cosechas de granos.  En particular, para la longitud se basaba en las características personales de sus reyes como el pie o la pulgada. Todo ello generaba disgustos y fuertes problemas para realizar un comercio justo entre los pueblos.  

Esta problemática en el comercio se acentuó conforme el transporte de bienes se realizaba ya no entre feudos vía terrestre sino entre imperios a partir del siglo XV, con un comercio abierto entre Europa, África, el lejano oriente y América. Para el siglo XVIII ya era una necesidad contar con un sistema con unidades de medida definido y respetado universalmente, y sobre todo que no fuese basado en las características personales de algún personaje en particular.

El nuevo sistema de medida debería de basarse en invariantes de la naturaleza; pero esto no fue posible sino hasta el siglo XXI con el avance científico y tecnológico que caracteriza a este siglo. Quizá en el siglo XVIII la única invariante de la naturaleza conocida era la constante de Gravitación Universal. Esta constante es la constante de proporcionalidad en la fuerza de atracción de dos cuerpos cualesquiera de masas m y M; esta fuerza de atracción la estableció Newton (Ley de la Gravitación Universal) en el siglo XVII. Sin embargo, la necesidad de utilizar invariantes de la naturaleza fue puntualizada muy acertadamente por Charles Maurice de Talleyrand, un importante personaje de la revolución francesa, durante la Asamblea Nacional sobre Pesas y Medidas, París 1790.

En ese mismo año en Francia se propone el uso del sistema métrico decimal para el uso de cualquier moneda y de cualquier otra medida.  Cuatro años después se define el metro como unidad de medida para la longitud como la diezmillonésima parte de la longitud del meridiano del cuadrante norte de París. Fue en 1795 en que se promulga la ley para que en toda Francia se utilice el sistema métrico decimal con unidades de medida para la longitud, superficie, volumen, masa y presión al metro, área, litro, gramo y bar, respectivamente. Posterior a este hecho fue el de definir de manera conveniente las unidades “patrón” para distribuirlas y que todo mundo las respetara. Sin duda alguna todo esto marcó un cambio radical para el desarrollo del comercio internacional; pero fue hasta la década de 1870 en que se formalizaron los primeros trabajos en esa dirección al reunirse una veintena de representantes de diversos países para realizar la primera Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM).

Desde su creación esta Conferencia ha tomado las decisiones en materia de metrología a nivel mundial y ha mantenido reuniones regulares. A ella se debe la evolución en la definición de los “patrones” de medida que son respetados, hoy en día, por la comunidad internacional. En particular, en su reunión en el año de 1960, en su 11va. reunión, establecieron el Sistema Internacional de Unidades (SIU) que actualmente nos rige. Con el avance de la ciencia y de la tecnología, surgieron nuevas unidades de medida que deberían de establecerse con claridad. Por ejemplo, en 1948 se definieron el ampere, el bar, el coulomb, el farad, el henry, el joule, el newton, el ohm, el volt, el watt y el weber. Los nombres de estas unidades mayormente tienen los nombres de los científicos que trabajaron arduamente en los conceptos involucrados; en particular, el newton es la unidad de medida de fuerza y el ampere para la corriente eléctrica y sus nombres corresponden a científicos que establecieron esos conceptos. 

El 16 de noviembre de 2018 la CGPM formalizó cada una de las 7 unidades fundamentales de medida, Unidades de Base del SIU, en términos de constantes de la física y otras constantes de la naturaleza; como fue deseado por Talleyrand en 1790. Esta actualización entró en vigor el pasado 20 de mayo de este año. Estas unidades corresponden a el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere (intensidad de corriente eléctrica), el kelvin (temperatura), candela (intensidad luminosa), y el mol (cantidad de sustancia). Este es un paso de suma importancia y fue una evolución de trabajo constante por más de dos siglos para lograrlo.  Se asegura con certeza que las nuevas definiciones para las unidades base del SIU mantendrán su validez en el transcurso del tiempo y válidos para todo individuo en el planeta y hasta para extraterrestre (la naturaleza se rige por leyes física y son universales) como lo comentó el pionero de la física cuántica Max Plank en el siglo XX. Hoy en día con las unidades fundamentales del SIU, que bien pueden ser consideradas unidades naturales de medición, podemos entender las características técnicas de cualquier tecnología, ya sea computadora, internet, automóvil, sistemas de iluminación, … y podremos estar seguros que con esas unidades se podrá identificar la calidad de los productos y realizar cualquier compra-venta en cualquier parte del universo.

Figura 1. Las primeras unidades de longitud utilizadas con base a las características personales humanas. La definición de la unidad fundamental de longitud, el metro, se hace ahora en términos de la velocidad de la luz (invariante de la naturaleza); y es la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de 1/c de segundo; c es el valor numérico de la velocidad de la luz.

Columna del CIO
El Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) es uno de los Centros públicos de investigación pertenecientes al Conacyt. Se especializa en óptica y fotónica (estudio de la luz y su interacción con la materia) www.cio.mx

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