El Origen del Sistema Metrico

1. El Origen del Sistema Métrico

2. El Origen del Sistema Métrico
• Los orígenes del sistema métrico decimal se encuentran en Francia.
Antes del siglo XVIII, nunca hubo en Francia un sistema de unidades
unificado. A pesar de los repetidos intentos de Carlomagno y diversos
reyes posteriores que intentaron reducir el número de unidades de
medida utilizadas, en 1795 Francia contaba con más de setecientas
unidades de medida diferentes. Muchas de ellas tomaban como
referencia criterios de la anatomía humana: la palma, el pie, el codo, la
toesa, etc. Esas unidades presentaban además valores diferentes de una
ciudad a otra, de una corporación a otra, y a menudo dependían también
del tipo de objeto que se medía. Las medidas de volumen y las de
longitud no tenían vinculación alguna entre ellas.

3. El Origen del Sistema Métrico
• Los múltiplos y submúltiplos de las unidades no seguían una
estructura armoniosa. Todo ello dificultaba enormemente los
cálculos en la vida cotidiana, introducía errores y era fuente de
engaños. Esta situación limitaba también el desarrollo de
innovaciones científicas. Por ello, a medida que la industria y el
comercio empezaron a generalizarse, la necesidad de una
armonización se impuso con fuerza [Quinn 2011

4. El Origen del Sistema Métrico
• El clima de reforma que sucedió a los acontecimientos
revolucionarios en Francia se revelaría muy propicio para
precipitar una reforma de las unidades de medida. Los “cuadernos
de quejas” (cahiers de doléances), que registraban las peticiones
y quejas del pueblo en la Francia del antiguo régimen para ser
debatidas en las asambleas de los Estados Generales, recogían
numerosísimas reclamaciones de unidades de medida universales
que permitieran liberarse de la arbitrariedad de las unidades de
medida señoriales de la época.

5. El Metro
• La primera y única comparación de las copias nacionales del metro con el prototipo
internacional se llevó a cabo entre 1921 y 1936 y concluyó que las longitudes eran
equivalentes dentro de un margen de 0,2 micrómetros. En paralelo, la óptica
interferométrica empezó a desarrollarse y a ser utilizada en medidas de longitud cada
vez más largas. En 1921 ya se anunciaba que estas nuevas técnicas de medida podrían
permitir uniformizar las medidas de longitud mundialmente. En particular, ciertas líneas
espectrales del Cadmio y del Kriptón aparecían como las más adecuadas. En 1960, la
undécima Conferencia General de Pesas y Medidas adoptó una nueva definición del
metro que rezaba [CGPM] “El metro es la longitud igual a 1 650 763,73 longitudes de
onda en el vacío de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2p10 y
5d5 del átomo de Kriptón 86”. En los años 60 una nueva invención empezó a superar a
la lámpara de descarga de Kriptón como referencia básica en interferometría: el láser,
que presentaba dos ventajas sustanciales sobre la luz de una lámpara de descarga, su
monocromaticidad y su coherencia. Esta contradicción puso de manifiesto que la
definición del metro carecía de la precisión necesaria e impulsó a la decimoséptima

6. El Segundo
• Resulta sorprendente que hasta 1956 no
hubiera definición oficial del segundo. Era de
dominio público que un segundo era
simplemente la fracción 1/86400 de un día y
el concepto de día se consideraba conocido
por todos. Sin embargo, a partir de 1955, la
invención y construcción de relojes atómicos
supuso una revolución para la medida del
tiempo. Se puso en evidencia, por ejemplo,
que la duración de un día aumentaba en 1,7
milisegundos cada cien años. Ello condujo
en primer lugar a cambiar la definición
vigente por una que ligara el segundo a la
duración de un año en particular, evitando
así los problemas de variabilidad del día
terrestre. La propuesta vino de los
astrónomos. En 1956, el segundo fue
definido como:
• Esta definición fue claramente concebida por astrónomos y
fue difícilmente entendible fuera de esa comunidad. A
pesar de ser promulgada, rápidamente engendró dos
problemas: el primero era la inaccesibilidad de la definición
por hacer referencia a un año tan lejano. El segundo era
que, dado que el día solar medio aumentaba en 1,7 ms
cada 100 años, y que esos desfases se acumulaban con el
tiempo, sería necesario con el paso del tiempo añadir
segundos intercalares a la definición para adaptar el año
según la definición al año vigente.
• Por todo ello, finalmente, en 1967, el segundo atómico
acabaría reemplazando a la definición astronómica. En
unos pocos años, el avance espectacular de los relojes
atómicos puso de manifiesto que la precisión que ofrecían
iba a superar sin comparación posible a cualquier medida
que viniera de observaciones astronómicas. En 1967 la 13ª
Conferencia General decidió que [CGPM]
• “Un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones
de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles
hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del
átomo de Cesio 133”
• Esta definición sigue vigente en la actualidad, aunque la
revisión del SI ha cambiado la redacción, siendo ahora:
• “El segundo se define al fijar el valor numérico de la
frecuencia de la transición hiperfina del estado fundamental

7. El Amperio • En 1980, Klaus von Klitzing anunció su descubrimiento del
efecto Hall cuántico. Este efecto, combinado con el efecto
Josephson, descubierto por Brian Josephson en 1962, que abría
el camino para vincular el patrón de tensión con el cociente 2e/h,
conduciría a una pequeña revolución en la metrología eléctrica.
Las constantes de von Klitzing y de Josephson fueron llamadas
respectivamente RK y KJ. En 1988 el CIPM decidió adoptar
valores convencionales para las constantes RK y KJ con el
objetivo de basar una representación del ohmio y del voltio en
estos efectos cuánticos [CIPM]. A partir de entonces, a pesar de
que la unidad eléctrica básica era el amperio, la realización y la
diseminación de las unidades eléctricas se basó en estos
efectos cuánticos y los valores convencionales asociados [Taylor
1989]. Ello condujo al uso de un sistema de unidades eléctricas
paralelo al SI, y por lo tanto fuera del SI, que no podía
considerarse como satisfactorio.
• En 2018 la 26ª Conferencia General adoptó la siguiente
definición del amperio [CGPM]:
• “El amperio, símbolo A, es la unidad SI de intensidad de
corriente eléctrica. Se define al fijar el valor numérico de la carga
elemental, e, en 1,602 176 634 × 10-19, cuando se expresa en la
unidad C, igual a A·s, donde el segundo se define en función de
Hacia finales del siglo XIX, la cuestión de los
estándares eléctricos fue cada vez de mayor
actualidad a causa de la veloz electrificación
de la mayoría de aspectos de la producción
industrial y también en la vida doméstica en
general. hacia 1939, Giovanni Giorgi propuso
un sistema de cuatro dimensiones, Metro,
Kilogramo, Segundo (MKS) y una cuarta
unidad eléctrica, a escoger. Tras la guerra, en
1946, el CIPM retomó el asunto y aprobó una
resolución en la que se definían las unidades
eléctricas amperio, voltio y ohmio. Estas
definiciones entraron en vigor en 1948 y fueron
aprobadas por la novena Conferencia General
de 1948. La definición del amperio rezaba
[CGPM]:
“El amperio es la corriente constante que,
mantenida en dos conductores rectos
paralelos de longitud infinita, de sección
circular despreciable, y colocados a un metro

8. El Kelvin • Las aportaciones de Maxwell y Boltzmann habían puesto de
manifiesto que la temperatura también podía ser definida a
nivel microscópico como una medida de la agitación de los
constituyentes de la materia. La nueva propuesta sería
entonces redefinir el kelvin fijando un valor numérico exacto
de la constante de Boltzmann en lugar de la temperatura del
punto triple del agua. Ello permitiría que la definición no
siguiera dependiendo de una sustancia o experimento
particular y garantizaría la perennidad de la unidad en el muy
largo plazo, ya que la constante de Boltzmann es una
constante física invariante en el tiempo y en el espacio. Para
asegurar la continuidad de la utilización del kelvin en caso de
una redefinición, la constante de Boltzmann debía ser medida
experimentalmente con una incertidumbre comparable a la de
la realización del kelvin en vigor. Tras más de una década de
trabajos incesantes en 12 laboratorios repartidos en 8 países
[Pitre 2017], en julio de 2017 la constante de Boltzmann era
determinada con una incertidumbre de 0,37·10-6, con un valor
de k = 1,38064903(51) ·10—23 J/K por el comité internacional
CODATA TGFC (Task group on fundamental constants)
[Newell 2018, Mohr 2018] (ver figura 1). Ya se daban pues las
condiciones para que la CGPM en 2018 definiera el kelvin
como
• “El kelvin, símbolo K, es la unidad de temperatura
termodinámica. Se define al fijar el valor numérico de la
A diferencia del grado Celsius (históricamente
conocido como grado centígrado) comúnmente
usado en la vida cotidiana, el kelvin (K) es una
medida absoluta de la temperatura. Esta escala
fue introducida a mediados del siglo XIX y se
basa en el hecho de que existe un límite inferior
a toda temperatura, un cero absoluto. La
definición del kelvin como unidad de temperatura
termodinámica tuvo lugar en 1954 en la 10ª
CGPM, que seleccionó el punto triple del agua
(punto en el que las tres fases, sólida, líquida y
gaseosa coexisten) como un punto fijo
fundamental al que se le asignó la temperatura
de 273,16 K (equivalente a 0,01 °C). La 13ª
CGPM (1967-1968) adoptó el nombre kelvin, con
símbolo K, en lugar de “grado kelvin” con
símbolo °K [CGPM].
Sin embargo, en la práctica la definición del
kelvin se reveló poco precisa ya que la
composición isotópica del agua utilizada
afectaba a la temperatura de su punto triple. En
2005, el CIPM clarificó la definición precisando
que la composición del agua debía ser la del
agua oceánica media normalizada de Viena o

9. El Mol • La 26ª Conferencia General de
Pesas y Medidas adoptó en 2018
como nueva definición del mol la
siguiente [CGPM]:
• “El mol, símbolo mol, es la unidad
SI de cantidad de sustancia. Un
mol contiene exactamente 6,022
140 76 × 1023 entidades
elementales. Esta cifra es el valor
numérico fijo de la constante de
Avogadro, NA, cuando se expresa
en la unidad mol-1, y se denomina
número de Avogadro.
La propuesta de incluir el mol como unidad
básica del SI se presentó por primera vez en
la Conferencia General de 1967, que decidió
rechazarla. Se elaboró una proposición más
detallada en la siguiente Conferencia General
de 1971, que finalmente fue adoptada con
tres votos en contra. La definición escogida
para el mol fue la siguiente [CGPM]:
“El mol es la cantidad de sustancia de un
sistema que contiene tantas partículas
elementales como átomos hay en 12 gramos
de carbono-12”.
Esta definición ha sido de gran utilidad para la
comunidad química. Sin embargo, en los
últimos años, aprovechando que se estaba
preparando una revisión del SI, la comunidad
química propuso considerar una nueva

10. La Candela
• En 1948, la 9ª CGPM adoptó el nombre “candela” y símbolo “cd” y su definición fue
basada en la intensidad luminosa de un radiador de Planck (un cuerpo negro) a la
temperatura de congelación del platino, 2045 K. Esta definición fue ligeramente
modificada en 1967.
• En 1979, debido a las dificultades prácticas para realizar un radiador de Planck a
temperaturas elevadas y gracias a las nuevas posibilidades abiertas por la
radiometría, la 16ª CGPM adoptó una nueva definición de la candela, basada en la
potencia óptica de una radiación [CGPM]:
• “La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que
emite una radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 Hz y cuya intensidad
energética en esa dirección es de 1/683 vatios por estereorradián”.
• En 2018, la 26ª CGPM ha cambiado ligeramente la formulación de esta definición sin
cambiar la definición [CGPM]:
• “[La candela] se define al fijar el valor numérico de la eficacia luminosa de la radiación
monocromática de frecuencia 540 × 1012 Hz, Kcd, en 683, cuando se expresa en la
unidad lm·W-1, igual a cd·sr·W-1 o a cd·sr·kg-1·m-2·s3, donde el kilogramo, el metro y el