OS SISTEMA MÉTRICO, A MEDIDA DE TODO

En decembro de 1983, un pasaxeiro dun voo de EEUU a París levaba na súa equipaxe de man un obxecto inusual: un cofre cun cilindro metálico suxeito suavemente por tres abrazadeiras acolchadas con papel especial de baixa abrasión forrado con pel de camuza, previamente desengraxada mediante inmersións sucesivas en benceno e etanol. Non era unha rara obra de arte, senón unha copia fiel dun obxecto que moi poucas persoas puideron ver cos seus propios ollos: o Prototipo Internacional do Quilogramo (IPK, en inglés).

O IPK non é un quilo, senón “o” quilo. Se a masa do que se coñece como Le Grand K varía o máis mínimo, cambia o que entendemos por un quilogramo en todo o planeta. A copia que viaxaba nese avión non é única no mundo. Existen decenas como ela, idénticas entre si e fabricadas a imaxe e semellanza do orixinal, que se custodia na Oficina Internacional de Pesos e Medidas de París (BIPM, polas súas siglas en francés) baixo varias campás de cristal, nunha cripta subterránea con tres fechaduras e en atmosfera controlada.

Copias del Prototipo Internacional do Quilogramo / National Institute of Standards and Technology

As unidades que hoxe miden o mundo na gran maioría dos países comezaron a establecerse na Ilustración, durante a Revolución Francesa, aínda que as súas raíces son anteriores. Adoita atribuírse ao inglés John Wilkins, en 1668, a primeira suxerencia dun sistema xeral de medidas, e na mesma época o astrónomo francés Gabriel Mouton propoñía un esquema decimal de unidades de lonxitude. Segundo apunta Robert P. Crease, filósofo e historiador da ciencia da Universidade Stony Brook (EEUU) e autor de World in the Balance: The Historic Quest for an Absolute System of Measurement (W. W. Norton & Company, 2012), “no século XVII a Real Sociedade Británica e a Academia Francesa de Ciencias comezaron a colaborar para tratar de atopar fenómenos invariables que puidesen empregarse para avaliar a precisión dos estándares e recrealos se se perdían ou danaban”.

Así, a virtude do sistema buscado era que se basease en referencias naturais, “os estándares víanse como cantidades tomadas da natureza”, resume o físico do University College de Londres Jim Grozier,  coeditor e coautor de Precise Dimensions: A history of units from 1791–2018 (Institute of Physics Publishing, 2017). A súa gran vantaxe era a estandarización: antes do sistema métrico, só en Francia manexábanse ata 250.000 unidades diferentes de medida e peso, o que dificultaba o comercio.

En 1790 a Academia Francesa propuxo unha unidade básica de lonxitude, o metro, e outra de peso, o gramo. A primeira definíase como a diezmillonésima parte do cuadrante do meridiano de París entre o polo norte e o ecuador, mentres que a segunda referíase ao peso dun volume cúbico de auga dun centímetro de lado. Establecéronse valores tentativos baseados nos datos dispoñibles, pero ao mesmo tempo planificáronse dúas expedicións científicas para medir un arco do meridiano con maior precisión: desde a localidade de Rodez, Jean- Baptiste Delambre viaxaría cara á o norte, ata Dunquerque, mentres que Pierre Méchain faría o propio cara ao sur, ata Barcelona.

Imaxe xerada por computador da barra do Prototipo Internacional do Metro /  Wikimedia

Despois de sete anos de prospección, por fin obtívose un valor definitivo para o metro. Que, con todo, era equivocado: Méchain fallou no cálculo da latitude de Barcelona, pero ocultou deliberadamente un erro que se perpetuou. Despois dun cambio do gramo ao quilogramo para maior comodidade, fabricáronse estándares de platino, e en decembro de 1799 entrou en vigor en Francia o sistema métrico, para despois estenderse por Europa. Científicos como Carl-Friedrich Gauss, Wilhelm Weber, James Clerk Maxwell e James Thomson propuxeron ampliar o sistema, o que daría lugar a unha táboa de unidades básicas das cales puidesen derivarse outras.

A seguinte unidade en engadirse foi o segundo, que podía medirse con precisión desde a invención do reloxo de péndulo no século XVII, e que quedou definido como a fracción 1/86.400 dun día solar. En 1875, 17 países asinaban a Convención do Metro, creándose a BIPM, o Comité Internacional de Pesos e Medidas (CIPM) e a Conferencia Xeral de Pesos e Medidas (CGPM) como organismo reitor. En 1889 entraban en vigor os novos prototipos do metro e o quilo, fabricados cunha aliaxe de 90% de platino e 10% de  iridio.

Ata 1948 non se incorporarían oficialmente outras tres unidades básicas, o amperio para a corrente eléctrica, o grao kelvin (hoxe kelvin) para a temperatura e a candea para a luminosidade. En 1960 o sistema métrico transformábase no Sistema Internacional de Unidades (SE), pero en 1971 aínda se incorporaría unha unidade básica máis, o mol, para medir a cantidade de átomos, moléculas ou partículas.

Á vez que se completaba o SE, a CGPM comezaba a estudar a redefinición das unidades segundo constantes físicas. En 1960 o metro fixábase á lonxitude de onda dunha radiación determinada, relegando a barra de platino e  iridio á historia da ciencia. En 1968 o segundo astronómico substituíase polo atómico, baseado na oscilación do átomo de cesio, e un ano despois seguíalle a candea. En 1983 a definición do metro cambiaba de novo, axustándose á velocidade da luz; pero dado que esta mediuse co estándar antigo, o metro que empregamos hoxe continúa arrastrando o erro de Méchain.

O Prototipo Nacional de Quilogramo dos Estados Unidos, que serve como estándar no país /  National Institute of Standards and Technology

Así, o IPK resistiu como o único artefacto físico do cal hoxe seguen dependendo unha unidade fundamental e as súas derivadas; por iso é polo que se conserve como un obxecto de valor incalculable e que, periodicamente, as súas copias dispersas polo mundo transpórtense a París para comprobar a súa exactitude. Pero o seu fin chegou: en novembro de 2018 a CGPM redefiniu do quilo, o kelvin, o amperio e o mol en función da constante de Planck, a de Boltzmann, a carga eléctrica elemental e o número de Avogadro, respectivamente. Con todo, Le Grand K non foi refugado: segundo indica Barry Inglis, presidente do CIPM, “manterase e monitorará na BIPM para servir como referencia auxiliar, e as copias nacionais calibraranse”.

Terry Quinn, antigo director da BIPM, manifestou que este será o fin da historia das unidades básicas. Pero Grozier non está tan seguro. “Queda ambigüidade, polo menos no caso da medida angular”, di. O físico propón o radián, “actualmente clasificado de forma bastante misteriosa como unha unidade derivada adimensional”, di. “E podería haber outras”.

FONTE: Javier Yanes/bbvaopenmind.com/ciencia