Conozca la epopeya de los Científicos Franceses que estandarizaron la medida de longitud Metro, y lo que nos muestra París sobre "Le Metre".
La Revolución Francesa, además de libertad, igualdad y fraternidad; apoyó mucho a la Ciencia; como una manera de barrer con el poder que tenía hasta entonces la Iglesia sobre los ciudadanos; y fomentando la Razón.
¿Quién inventó el Metro?
Los Científicos Franceses.
Antiguamente existían muchas unidades de medida diferentes para las mismas magnitudes de uso cotidiano del común de las personas (longitud, superficie, volumen y peso)… Cada ciudad, bajo las órdenes de un Noble determinado, podía usar una unidad diferente a su antojo.
Esta tradición representaba una gran desventaja para el comercio, pues se generaban eternas discusiones y regateos entre compradores y vendedores cuando eran de distinta procedencia…
El estallido de la Revolución Francesa les brindó a los científicos una oportunidad única de librarse del peso de la tradición, y rehacer el mundo sobre sus nuevos principios.
El 4 de agosto de 1789, tres semanas después de la toma de la Bastilla, la nobleza perdió sus privilegios, entre los cuales se hallaba el derecho a controlar los pesos y las medidas locales.
El político Talleyrand reclamó a la Asamblea que la unidad básica de medida se extrajera de la Naturaleza, además, debería reproducirse fácilmente y medirse con un alto grado de precisión; conforme a las aspiraciones de hombres ilustrados y rigurosos; pues sólo de este modo podría ser, "para todos los pueblos y para siempre".
Definición de la unidad de longitud Metro
En el debate que siguió se perfilaron las características del futuro sistema de medición. Sus diversas unidades (de longitud, superficie, peso, etc.) tendrían que estar relacionadas entre sí, y todas se dividirían de acuerdo con una escala decimal.
En cuanto al nombre, la unidad básica se llamaría "metro", mientras que sus divisiones se señalarían con prefijos latinos (decímetro, centímetro, milímetro) y sus múltiplos, con prefijos griegos (decámetro, hectómetro, kilómetro).
Cuando se aprobó la propuesta, el químico Lavoisier sentenció: "Nada más grande ni más sublime ha salido de las manos de los hombres que el sistema métrico decimal".
La Asamblea y la Academia de Ciencias crearon una Comisión de Pesos y Medidas para que fijara la unidad básica del sistema. La integraron algunos de los científicos más importantes del momento, como el geómetra Gaspard Monge, el astrónomo y matemático Pierre-Simon Laplace, y el filósofo y matemático Nicolas de Condorcet.
La primera tarea de la Comisión fue responder a una pregunta básica: ¿De dónde iba a salir ese "metro"? Luego de estudiar varias posibilidades, acordaron que dicha medida se basaría en una diezmillonésima parte de la distancia del polo norte al ecuador.
A su vez, se decidió que esa distancia se determinaría midiendo el meridiano que pasaba por Dunkerque, París y Barcelona.
La medición se encargó en 1792 a los astrónomos Jean-Baptiste Delambre y Pierre Méchain, que en junio partieron desde París en direcciones opuestas con el objetivo de medir ese sector del meridiano. El 10 de diciembre de 1799 se adoptó en Francia el sistema métrico decimal.
Napoleón Bonaparte, recién nombrado primer cónsul de la República, proclamó: "Las conquistas van y vienen, pero este logro permanecerá para siempre".
Mucho antes que el sistema métrico decimal fuera adoptado internacionalmente, la Convención Nacional quiso que el nuevo patrón (que se midió en 1795) empezara a ser conocido y mandó instalar 16 muestras en mármol blanco entre 1796 y 1797 por los distintos barrios de París. A cada una de esas muestras se las conoció como “Mètre étalon”.
Ese metro patrón para el público (el “Mètre étalon”) fue dividido con marcas que indican los decímetros (marcas largas) y los centímetros (marcas cortas).
El de la foto es uno de los dos que quedan en la ciudad. Los habitantes de aquel entonces, si había discusiones, concurrían a alguno de ellos para verificar la medida exacta del producto que estuvieran comerciando.
Uno se encuentra sobre la fachada del Ministerio de Justicia, en la Plaza Vendôme (1º Distrito); el otro en el nº 36 de la rue de Vaugirard (6º Distrito), bajo unas arcadas, cerca de la entrada del Senado (conocido como Jardín de Luxemburgo). Este último es el único que conserva su ubicación original.
La estandarización de las medidas fue una victoria de la ciencia en medio de un tiempo revolucionario, con todo lo que eso conlleva; pero ese logro no fue asimilado de inmediato por la sociedad francesa, la cual tenía costumbres muy arraigadas y prefirió seguir comerciando con las unidades viejas.
La política del gobierno imperial nada pudo hacer ante la pesada inercia de la gente y terminó cediendo. El 12 de febrero de 1812, cuando se preparaba para la campaña rusa, Francia volvió a adoptar las "medidas habituales"; para que no hubieran desinteligencias atribuibles a mediciones erradas en plena guerra.
Si bien la unidad de medición “oficial” seguiría siendo el metro, las medidas “de uso común” en toda Francia se aproximarían a las de la ciudad de París del Antiguo Régimen.
La longitud, por ejemplo, se medía con la “toesa”, que antes era de 1,949 metro, y luego se redondeó en dos metros. Pero, igual que el sistema métrico, las nuevas medidas también fueron rechazadas por el pueblo y durante la Restauración de la Monarquía prevalecieron las del Antiguo Régimen (¡todo para atrás!).
Holanda, la visionaria del éxito.
Pero en el año 1837, el nuevo rey de Francia, Luis Felipe, quiso adjudicarse para su régimen el logro científico de la Iluminada Revolución. Entonces revocó el uso de las "medidas habituales" y volvió a establecer el sistema métrico como símbolo de modernización.
Curiosamente para entonces su país, Francia, a pesar de ser el inventor, ya no sería el primero que adoptase definitivamente estas nuevas unidades de medición.
Ya hacían 17 años desde que estas medidas eran oficiales en Holanda, Bélgica y Luxemburgo, donde habían llegado con las tropas imperiales francesas, y fueron copiadas y adoptadas con gran aceptación por la Casa de Orange para sus territorios.
En 1820, Guillermo I de Orange declaró oficial el sistema métrico en los Países Bajos, y Bélgica lo conservó luego de separarse de Holanda diez años después.
Por fin el metro cumplía su función: contribuir a la unificación política nacional y facilitar el comercio internacional. Y no solo eso. El ejemplo de España muestra que el sistema métrico, además de unir internamente a los países, unió a éstos con sus colonias dispersas por el Mundo.
España fue una de las primeras naciones invitadas a sumarse al sistema métrico. Por eso el arco del meridiano terminaba en el castillo de Montjuïc en Barcelona; y un grupo español dirigido por el matemático y marino Gabriel Ciscar, ayudó en las mediciones a los científicos franceses.
Pero luego, el temor de los reyes de España al contagio revolucionario francés, hizo que esa invitación fuera inicialmente rechazada por España.
Recién en 1849, por una ley promulgada por Isabel II, se adoptó el sistema métrico en España, aunque las viejas medidas siguieron usándose varias décadas.
A escala mundial, la adopción del metro por parte de la gente no siguió inmediata y automáticamente el dictado de las leyes; pero acompañó a la extensión de la educación, el comercio y el transporte.
Durante doscientos años, el sistema métrico se fue imponiendo lentamente en todos los rincones del planeta, y hoy quedan sólo tres países: Myanmar, Liberia y Estados Unidos de América, que aún se resisten a incorporarlo...
Esta tozudez de Estados Unidos de América, le costó un papelón internacional en Septiembre de 1999, cuando la nave Mars Climate Orbiter se estrelló en Marte, por una confusión entre millas y kilómetros...
Pasó que el Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, encargado de programar los sistemas de navegación de la sonda, usó como hace todo el mundo el sistema MKS, o Sistema Internacional (SI) (metros, kilogramos y segundos) para realizar sus cálculos; pero el otro laboratorio, el Lockheed Martin Astronautics de Denver, que diseñó y construyó la Mars Climate Observer, ridículamente aún utiliza el sistema inglés (para longitud las pulgadas, pies y millas; para el peso las libras, etc).
Alguien olvidó convertir los datos de navegación de un sistema a otro antes del lanzamiento al espacio... olvido que le costó a los contribuyentes estadounidenses 125 millones de dólares del valor de la sonda, más todos los costos del lanzamiento.
Evolución de los Metros Patrones
Metro patrón de París
El primer metro patrón fue depositado en los archivos de París en 1796. En la actualidad, este se encuentra en el Conservatorio de Artes y Oficios de esta ciudad francesa.
Es el que se calculó como la 1/10.000.000 parte de la distancia entre el Polo Norte y el Ecuador a lo largo de la línea del meridiano que pasa por París. Contaba con una incertidumbre absoluta que variaba apenas entre 0,1 mm y 0,5 mm. La incertidumbre relativa era 10^-4.
En 1799 lo reemplazó otro metro patrón de platino que permitía una incertidumbre relativa de 10^-5 (10 veces menor que el anterior).
En 1889 la metalurgia y el diseño de los artefactos de medición habían mejorado significativamente.
Se construye entonces el nuevo Patrón Internacional del Metro. Un artefacto producido a partir de la aleación de platino-iridio se probó rigurosamente y se seleccionó debidamente para reemplazar a su precursor, lográndose bajar la incertidumbre a 10^-7 (100 veces menor que su precursor).
Hasta aquí era lógico hablar del "Metro Patrón de París" , por ser un elemento físico, resguardado en cierto lugar, contra el cual se podía contrastar una longitud... pero eso cambió.
El Metro Patrón Atómico
Ya en el siglo anterior (1864), Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896) había sugerido la posibilidad de usar la longitud de onda de la luz como patrón de longitud; pero no fue muy tenido en cuenta en aquel momento.
Años después, el desarrollo del interferómetro le dio la razón, y les brindó a los científicos un dispositivo óptico de precisión para realizar comparaciones utilizando ondas de luz. La precisión alcanzable con este método es de 1 en 10^9.
Había que determinar cual sería la mejor fuente luminosa para obtener esa precisión buscada.
Fue recién en 1961 cuando se adoptó por convenio internacional un Patrón Atómico de longitud. La elección recayó en la longitud de onda en el vacío de una radiación anaranjada, identificada por la notación espectroscópica "2p10 — 5d5", que es la emitida por un isótopo del kriptón (Kr86) en el salto cuántico entre los niveles 2p10 y 5d5.
Una vez decidido lo anterior, se midió cuidadosamente con esa luz el último metro patrón físico preexistente; determinándose que "Un metro es el equivalente a 1.650.763,73 longitudes de onda de esa luz en particular".
La elección de un metro patrón atómico ofrece varias ventajas respecto al físico:
- Mucha mayor precisión en las mediciones (dos órdenes de magnitud).
- Invulnerabilidad respecto a desastres (por ejemplo un incendio, un derrumbe) que podrían afectar al patrón físico resguardado en París.
- Los átomos que generan esa luz se encuentran en todo el Mundo, y todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos entre sí, y emiten luz de la misma longitud de onda. Por lo tanto, un patrón atómico de esta naturaleza es accesible y es invariable.
- El isótopo elegido se puede obtener con gran pureza, y con relativa facilidad y bajo costo.
El Metro Patrón Relativista
Por último, la definición de metro vigente desde el 21 de octubre de 1983 hasta hoy, es “la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 partes de un segundo”; siendo la velocidad de la luz en el vacío una constante universal (adoptada ese día), de acuerdo a la Teoría de la Relatividad.
Como la velocidad de la luz (y de cualquier radiación electromagnética) en el vacío es una constante que no depende de su longitud de onda (ya lo había deducido James Clerk Maxwell), se puede usar cualquier fuente de luz monocromática para la medición.
La incertidumbre absoluta es de apenas 0,1 nm (nanómetro) , y la relativa al metro 10^-10.
Preguntas frecuentes respondidas en este artículo
1) ¿Dónde se encuentra el Metro Patrón de París?
Los sucesivos ejemplares históricos de barras metálicas que se fueron perfeccionando a través de los años con diferentes aleaciones definiendo el metro patrón, se encuentran en el museo del Conservatorio de Artes y Oficios, sito en el n° 60 de la rue Réaumur de París.2) ¿Quién inventó el Metro como unidad de longitud?
Fue un equipo de científicos franceses integrado por el geómetra Gaspard Monge, el astrónomo y matemático Pierre-Simon Laplace, el matemático Nicolas de Condorcet, y los astrónomos Jean-Baptiste Delambre y Pierre Méchain.
3) ¿Cuántos tipos de Metro Patrón hubieron en la historia?
Sucesivamente fueron adoptados tres tipos de metro patrón:
- El metro patrón físico, adoptado entre los años 1796 y 1960; constituido por una simple barra metálica a la cual la fueron perfeccionando con diferentes aleaciones para disminuir la dilatación térmica.
- El metro patrón atómico, adoptado entre los años 1960 y 1983; basado en 1.650.763,73 veces la longitud de onda de la luz emitida en el salto cuántico entre los niveles 2p10 y 5d5 del isótopo del kriptón (Kr86).
- El metro patrón relativista, adoptado desde 1983 hasta el presente; basado en que la velocidad de la luz en el vacío es una constante universal, por lo cual el metro se tranformó en una unidad derivada de ésta; equivalente a la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 partes de un segundo.
4) ¿Cómo se define actualmente el Metro Patrón?
Actualmente se define el metro como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 partes de un segundo.
Esta fue la historia de un gran logro científico francés, que dio el puntapié inicial para un patrón fundamental de la Física.
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