Historia de la metrología desde el antiguo Egipto hasta el Sistema Internacional de Unidades (SI)
Unas mediciones precisas son importantes, tanto para la construcción de rascacielos como la fabricación de unos zapatos que se ajusten a la perfección. Sin embargo, a menudo damos por sentado cómo las mediciones dan forma a nuestra vida cotidiana.
La humanidad siempre ha practicado de alguna forma la ciencia de la medición, conocida como metrología. Nuestros ancestros buscaban comprender el mundo en términos de longitud, volumen, masa y otras magnitudes. Sin embargo, el camino hasta unos estándares de medición globales, en concreto el Sistema Internacional de Unidades (SI), ha sido largo y complicado.
Hoy día, un centímetro o un kilogramo es la misma cantidad en todo el mundo, pero no siempre fue así. Durante miles de años, la humanidad tuvo pocas reglas universalmente aceptadas en materia de medición, lo que dificultaba el comercio, la comunicación y los avances científicos. Muy lejos quedaban los estándares modernos que influyen en gran parte de nuestra vida diaria.
El pesaje del corazón del Libro de los Muertos. Autoría: Wikimedia
Entonces, ¿cómo se desarrolla e implementa un sistema estandarizado que se utilice en todo el mundo? Nuestra historia comienza hace unos 5000 años, y se remonta a la primera evidencia de estándares en el mundo antiguo.
La metrología en el mundo antiguo
El concepto de medición no se inventó en un momento o lugar concretos de la historia. Más bien, antiguas civilizaciones de todo el mundo llegaron a conclusiones únicas sobre cómo cuantificar cosas como el peso, la longitud, el volumen y el tiempo.
Los pueblos harappanos del valle del río Indo, en el sur de Asia, crearon uno de los primeros ejemplos de mediciones estandarizadas, que se remonta aproximadamente al año 3500 a. C. Los ladrillos de tamaño uniforme, que aparecieron en los baños y los sistemas de drenaje de las ciudades, sirven como prueba de algún tipo de acuerdo regional sobre las dimensiones de los materiales de construcción. Aunque la forma en que se imponían y aplicaban estos estándares sigue siendo un misterio, sabemos que la humanidad lleva más de 5000 años buscando la coherencia metrológica.
Una réplica de un codo egipcio. Autoría: NIST
Alrededor del 2900 a. C., en el antiguo Egipto, el codo se convirtió en un estándar reconocido por el gobierno del faraón Keops, quien supervisó la construcción de la Gran Pirámide de Guiza Hoy día, es ampliamente reconocida como la primera longitud de medición estándar registrada. Un codo igualaba la longitud del antebrazo del faraón, una unidad que las autoridades materializaron en una vara física que los artesanos y constructores podían utilizar en sus lugares de trabajo.
Los ángulos casi perfectos de la Gran Pirámide de Giza, en la que cada esquina forma un ángulo recto con una precisión de tres milésimas de grado, no son casuales. Los egipcios se dieron cuenta del valor de estandarizar una unidad en aras de la precisión, en lugar de depender de descripciones abstractas para diseñar y construir grandes estructuras.
Por ejemplo, muchas de las primeras mediciones realizadas en todo el mundo se basaban en partes del cuerpo, como las manos o los pies, que a menudo varían de una persona a otra. Los antiguos romanos y griegos utilizaban los pies y las manos para medir, pero al igual que los egipcios, estandarizaron estas medidas en todas las regiones y a lo largo de los distintos periodos históricos para garantizar la coherencia. Incluso hoy día, países como los Estados Unidos utilizan los pies como unidad de medida, pero ahora especificamos que un pie tiene exactamente 12 pulgadas o 30,48 centímetros.
Como era de esperar, el hecho de que cada civilización tuviera sistemas de medición particulares dio lugar a conversiones comerciales desafiantes. Estos retos, derivados de la falta de uniformidad en las unidades de medida, se prolongaron durante miles de años, y no fue hasta el siglo XVIII cuando se produjeron los primeros intentos significativos de establecer normas internacionales.
El auge de los sistemas de medición regionales
Tras la caída del Imperio romano en el año 476 d. C., Europa sufrió grandes cambios. Se formaron nuevos reinos y sociedades, así como nuevos sistemas de medición regionales. Muchas ciudades erigieron estatuas o placas en sus plazas públicas que podían utilizarse como referencia para medir objetos, especialmente durante el comercio. Sin embargo, una unidad determinada podía medir varios centímetros más en una ciudad que en otra, aunque las unidades compartieran una base similar.
Por ejemplo, la ciudad medieval de Dubrovnik, en Croacia, utilizaba una unidad conocida como el codo de Dubrovnik. Se basaba en la medida del antebrazo de una estatua que conmemoraba a un héroe de la época de Carlomagno conocido como Orlando (Roland), el caballero. En Bremen, Alemania, había una estatua diferente de Orlando que sirvió como base de otro estándar de medición conocido como el codo de Bremen. Sin embargo, en Bremen se utilizaba la distancia entre las rodillas de Orlando como base del codo de Bremen. Actualmente, los dos codos también tienen longitudes diferentes: el codo de Dubrovnik mide 51,2 centímetros, mientras que el codo de Bremen mide 55,9 centímetros.
En la Europa medieval, las diferencias de medición regionales no era el único obstáculo para la implantación de estándares universales. Los comerciantes solían utilizar medidas que diferían de los decretos reales oficiales, por lo que nadie se ponía de acuerdo sobre el valor y los parámetros de una unidad determinada. Además, el valor de una unidad podía cambiar con la coronación de cada nuevo rey. Los gobernantes de la época tuvieron poco éxito en hacer cumplir las normas, y cualquier intento de medición solía acabar siendo un verdadero caos.
En el siglo XIV, Europa entró en el Renacimiento, lo que provocó un auge del pensamiento científico. Los primeros promotores del método científico, como Galileo Galilei e Isaac Newton, se basaban en experimentos repetibles para llegar a conclusiones. Esto implicaba utilizar los mismos parámetros, incluidas las mediciones, que podían replicarse de manera consistente, a veces incluso por parte de otros investigadores. Sin estándares consistentes y universales, los científicos reconocieron que no podrían garantizar la precisión de los resultados de sus experimentos.
Grabado del siglo XVIII de John Wilkins. Autoría: Biblioteca Nacional de Gales
Hubo algunas propuestas para crear medidas universales, como la del clérigo inglés John Wilkins en 1668. Ideó unidades estándar para la masa, el volumen, la longitud y el área, que podían ser utilizadas por los filósofos. Sin embargo, su sistema, al igual que otros similares, carecía de la influencia política y tecnológica necesaria para su implementación a mayor escala.
Esta falta de coherencia universal llegó a su punto álgido en 1790, durante la Revolución Francesa. A finales del siglo XVIII, se estima que solo en Francia se utilizaban un cuarto de millón de medidas diferentes. Los líderes de la nueva república se dieron cuenta de cómo las inconsistencias en las medidas obstaculizaban el comercio, la influencia política y el progreso científico. Por tanto, establecer nuevos estándares de medición nacionales se convirtió en una prioridad.
El nacimiento del Sistema Internacional de Unidades moderno
La Academia Francesa de Ciencias se propuso crear estándares para todas las pesas y medidas que se utilizarían en toda la república. El objetivo era crear un sistema científico basado en la naturaleza que fuera lo suficientemente lógico, pero lo suficientemente simple para su uso en la vida diaria. Hoy día, conocemos este conjunto de reglas como el sistema métrico o el Sistema Internacional de Unidades (SI).
La gran tarea de la Academia Francesa de Ciencias fue definir estándares para medidas como la longitud, el volumen y la masa. Comenzaron con una unidad de longitud, llamada metro. Metro procede de la palabra griega "metron", que significa "una medida". Se convirtió en la base de todo el sistema métrico, del cual todas las demás medidas derivan su valor.
Los topógrafos franceses Pierre-François-André Méchain y Jean-Baptiste-Joseph Delambre fueron enviados a medir el arco terrestre entre Dunkerque y Barcelona con el ánimo de crear una medición universal de la distancia. Sus mediciones presentaban algunos errores, pero se afianzó la definición del metro. Autoría: NIST
Un metro equivale a una diez millonésima parte de la distancia entre el ecuador y el Polo Norte. Los científicos del siglo XVIII calcularon esto a partir de mediciones reales realizadas en una expedición desde Dunkerque, Francia, hasta Barcelona, España. Conocer las latitudes exactas de estas dos ciudades les permitió calcular con precisión la distancia entre dos puntos que se encontraban directamente al norte y al sur uno del otro. Esa información era suficiente para extrapolar la distancia desde el Polo Norte hasta el ecuador, – aunque ahora sabemos que la estimación original está ligeramente desfasada, lo que hace que el metro sea unos 0,2 mm más corto de lo que debería ser.
El gobierno francés adoptó oficialmente el sistema métrico en 1795, pero no fue hasta 1840 cuando se hizo obligatorio que todos los ciudadanos lo utilizaran. El metro y sus equivalentes no fueron acogidos con entusiasmo por todos, ya que la gente se vio obligada a abandonar gradualmente las formas de medición más antiguas y familiares. Sin embargo, otras naciones comenzaron poco a poco a adoptar el sistema métrico después de que Francia impusiera su uso, dando paso a una nueva era en la que las medidas serían homogéneas más allá de las fronteras.
La Convention du Mètre (Convención del metro) de 1875 supuso el primer acuerdo importante entre naciones para adoptar colectivamente el sistema métrico. Participaron 17 países, incluido Estados Unidos, que pronto establecieron sus propios estándares primarios para utilizarlos dentro de sus fronteras. En 1900, 35 países acordaron adoptar el sistema métrico. Actualmente, es el estándar para casi todos los países del mundo. Incluso Estados Unidos, que utiliza principalmente las unidades estadounidenses habituales, sigue enseñando el sistema métrico en las escuelas.
El futuro de la metrología
La Convención del metro de 1875 allanó el camino para otro desarrollo importante en metrología: la creación de la Bureau International des Poids et Mesures (BIPM, Oficina internacional de pesas y medidas). Hoy día, esta oficina estandariza mediciones en todo el mundo para todas las unidades vinculadas al SI.
Barras patrón de metro como estas de platino-iridio fueron la medida estándar de longitud hasta 1960. Autoría: NIST
La Conferencia General sobre Pesos y Medidas, el órgano decisorio del BIPM, se reúne cada cuatro años para debatir posibles cambios en los estándares. A veces eso significa redefinir una unidad, tal como se hizo con el kilogramo, el amperio, el mol y el kelvin en 2018. En otras ocasiones, las reuniones pueden dar lugar a la incorporación de terminología del SI que abarque las necesidades de las nuevas tecnologías, como ocurrió en la conferencia de 2022.
Cualquier cambio a gran escala del BIPM es significativo y tiene un efecto dominó en casi todos los campos científicos. Los estándares de medición no son inmutables, deben verificarse y actualizarse una y otra vez. Esto responde a los principios de la buena práctica científica, y además defiende el objetivo de la metrología: medir con la mayor precisión posible.