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Calcular la equivalencia de exa [E] <—> pico [p]
Ejemplo: La edad del Universo es aproximadamente 0,43 exasegundos (Es).
Ejemplo: El diámetro de un átomo de carbono es de 154 picómetros (pm).
El Sistema Métrico y el SI
Información General
En este artículo trataremos sobre el sistema métrico y su historia. Examinaremos cómo evolucionó a partir de los primeros sistemas de unidades conocidos, y hablaremos de cómo es actualmente, deteniéndonos en su extensión, el SI.
Para nuestros ancestros, quienes vivieron en un mundo lleno de peligros, tener un modo de medir las cosas del medio natural fue una ventana hacia la comprensión de los fenómenos naturales, un modo de dar sentido a su entorno, y de lograr cierto control sobre este. Esta es la razón por la que en épocas remotas se inventaron y mejoraron constantemente varios sistemas de unidades. En los tiempos primitivos, como en la actualidad, tener un sistema de unidades era importante para construir refugios, para hacer ropa, para las actividades cotidianas como cocinar y, por supuesto, para el comercio. Muchos creen que la invención y adopción del sistema métrico y del Sistema Internacional de Unidades, el SI, es uno de los mayores logros en materia de ciencia y tecnología, y en el desarrollo de la especie humana.
Sistemas de Unidades Primitivos
Los sistemas de unidades primitivos utilizaron objetos cotidianos para medir y comparar. Por ejemplo, muchos creen que el sistema de numeración de base 10 es un resultado directo de que tenemos 10 dedos de las manos y 10 dedos de los pies. Nuestras manos siempre están con nosotros, por decirlo de algún modo, por lo que desde la antigüedad las persona han usado los dedos para contar. Sin embargo, no siempre se usó un sistema de unidades de base 10, sino que el sistema métrico es una invención relativamente reciente. Los sistemas de unidades se desarrollaron de forma independiente en cada región y, mientras que hubo algunas similitudes entre ellos, la mayoría eran los bastante diferentes para generar dificultades en las conversiones entre sistemas cuando el comercio entre naciones se desarrolló.
Los sistemas de unidades primitivos dependían mucho de las medidas de objetos del entorno de quienes desarrollaban dichos sistemas, y las inconsistencias eran, en parte, producto de las diferencias de tamaño entre dichos objetos. Por ejemplo, la longitud se basaba en la longitud de partes del cuerpo, mientras que el volumen y la masa se basaban en el volumen y la masa de semillas y otros objetos pequeños. A continuación examinaremos con más detalle estas unidades.
Longitud
La longitud en el Antiguo Egipto se medía en codos, y luego en codos reales, siendo un codo la longitud desde el codo hasta la punta del dedo mayor extendido. Un codo real era, asimismo, un codo, pero medido a partir de la real figura, el faraón. Se construía un prototipo basado en esta medida, y se hacía disponible al público para que las personas pudieran crear sus propios prototipos. Esta, por supuesto, era una unidad más bien arbitraria, que cambiaba con cada nueva sucesión. Los antiguos babilonios empleaban un sistema similar, con valores ligeramente distintos para las unidades más pequeñas.
El codo se subdividía en unidades menores, como las palmas, manos, pies, y dedos, representadas por el ancho de una palma, una mano, un pie y un dedo, respectivamente. En la época se permitía cierto nivel abstracción al momento acordar cuántos dedos había en una palma (4), una mano (5), y un codo (28 en Egipto y 30 en Babilonia), en vez de medirlas de nuevo cada vez.
Masa
Los pesos, por otro lado, se basaban en la masa de una semilla, grano, o frijol individual, u otro objeto similar. Un ejemplo clásico de esto es una unidad de masa aún vigente, el quilate, usado actualmente para medir piedras preciosas. Originalmente, se basaba en el peso de la semilla del algarrobo. Algunas regiones usaban estas unidades más pequeñas, como las semillas, y las más grandes que, a menudo, eran múltiplos de las más pequeños. Estas unidades más grandes con frecuencia se basaban en artefactos, los cuales eran pesos estandarizados, generalmente hechos de piedra. El valor de estas unidades variaba de región a región, y cada unidad mayor a menudo contenía 60, 100 u otra cantidad de unidades más pequeñas. Ya que ni el valor de las unidades ni el número de unidades en que estas se dividían eran universales, se producían confusiones y desacuerdos cuando los mercaderes de distintas regiones comerciaban entre sí.
Volumen
Inicialmente, el volumen también se medía a partir de estos objetos pequeños. Por ejemplo, el volumen de un recipiente, como una jarra o un caldero, estaría determinado por el número de objetos pequeños de tamaño relativamente uniforme (por ejemplo, semillas) que cupieran en dicho recipiente. La falta de estandarización causaba problemas similares con las unidades de volumen como con las de masa y longitud.
Evolución de Algunos Sistemas de Unidades
Los griegos basaron su sistema de unidades en el de los egipcios y en el de los babilonios, y los romanos basaron el suyo en el de los griegos. Estos sistemas se extendieron por Europa mediante el comercio y la conquista. Hay que aclarar que aquí solo abordamos los principales sistemas, pero que hubo muchos otros, ya que en cada localidad existía la necesidad del intercambio de artículos y, por tanto, de tener un sistema de unidades. Algunas de estas sociedades locales no poseían un sistema de escritura o no llevaban registros escritos, y en la actualidad no tenemos indicios de cómo eran sus sistemas de unidades.
Existen muchas diferencias regionales entre los sistemas de unidades debido a su desarrollo aislado y a las influencias externas de origen diverso traídas por el comercio y la conquista. Estas diferencias no existían solo entre países, sino también al interior de un mismo país, a menudo debido a que los señores, los gobernantes y la nobleza locales se resistían a la unificación para preservar su poder en el área. A medida que el transporte, el comercio, la industria y las ciencias se desarrollaron, y conforme los países lucharon por la unificación al interior de sus fronteras, fue surgiendo la necesidad de un sistema de unidades uniforme.
En época tan temprana como el siglo XIII, y es posible que incluso antes, los científicos y los filósofos hablaban de crear un sistema unificado. No fue hasta la Revolución Francesa, y la subsiguiente colonización de varias regiones del mundo por Francia y otras naciones europeas que adoptaron el nuevo sistema, que este se desarrolló y se adoptó en todo el mundo. Este nuevo sistema fue el sistema métrico decimal. Este era un sistema de base 10, lo que significa que las unidades más pequeñas, multiplicadas por potencias de diez de acuerdo con su posición, formaban unidades más grandes. O sea, una unidad más grande comprendía diez unidades más pequeñas, y cada una de estas unidades más pequeñas contenía diez unidades aún más pequeñas, y así sucesivamente.
Como podemos apreciar, no todos los sistemas de unidades primitivos eran de base 10. La conveniencia de usar un sistema de base 10 es que nuestro sistema de numeración más común también es de base 10, por lo que es fácil convertir entre unidades más pequeñas y más grandes. Muchos científicos creen que el sistema de base 10 es arbitrario, y que solo lo usamos porque tenemos diez dedos; y que, si tuviéramos un número diferente de dedos, nuestro sistema numérico hubiera sido distinto.
El Sistema Métrico
Originalmente, las unidades del sistema métrico se basaban en artefactos para la longitud y el peso, como en los sistemas de unidades anteriores. El sistema métrico atravesó un proceso evolutivo, y su dependencia de artefactos cambió hacia una dependencia de los fenómenos naturales y las constantes presentes en la naturaleza. Por ejemplo, la unidad de tiempo, el segundo, se definió primero como una fracción específica del año tropical 1900. Sin embargo, era imposible verificar esta constante a través de la experimentación en los años que siguieron al 1900, ya que no era posible medir dicho año una vez concluido. Para resolver este problema, el segundo se definió posteriormente como un número específico de ciclos de la radiación emitida por un átomo de cesio-133 durante un cambio de estado. La unidad de distancia, el metro, se asoció a la longitud de onda de la luz emitida por un átomo de criptón 86; pero luego se redefinió como la distancia que viaja la luz en el vacío en un marco de tiempo específico.
El sistema métrico evolucionó en el Sistema Internacional de Unidades, o SI, y ambos términos a menudo se usan indistintamente. Debemos considerar que, tradicionalmente, el sistema métrico abarca las unidades de masa, distancia y tiempo, mientras que el SI es un sistema extendido que incluye más unidades básicas, como referimos más adelante.
El SI
El SI trabaja con siete unidades básicas estándar: kilogramo (kg) para la masa, segundo (s) para el tiempo, metro (m) para la distancia, candela (cd) para la intensidad luminosa, mol (mol) para la cantidad de sustancia, amperio (A) para la corriente eléctrica, y kelvin (K) para la temperatura. Todas las demás unidades se derivan de estas siete.
Solo el kilogramo depende todavía de un artefacto, pero el resto de las unidades dependen de constantes halladas en la naturaleza y en fenómenos naturales. Esto es conveniente, porque las constantes o los fenómenos naturales en los que se basan estas unidades pueden verificarse en cualquier momento; y así no existe el riesgo de que se pierda o se dañe un artefacto, y no hay necesidad de duplicar artefactos para hacerlos accesibles en todo el mundo. Así se erradican los errores asociados a la duplicación de objetos físicos, y se garantiza una mayor precisión.
Prefijos Métricos
Con el fin de denotar cantidades que son múltiplos o submúltiplos de unidades básicas, el SI emplea prefijos junto con los nombres de las unidades básicas. A continuación, se muestra una lista de todos los prefijos vigentes y los valores que representan:
| Prefijo | Símbolo | Numérico | Exponencial |
|---|---|---|---|
| yotta | Y | 1.000.000.000.000.000.000.000.000 | 1024 |
| zetta | Z | 1.000.000.000.000.000.000.000 | 1021 |
| exa | E | 1.000.000.000.000.000.000 | 1018 |
| peta | P | 1.000.000.000.000.000 | 1015 |
| tera | T | 1.000.000.000.000 | 1012 |
| giga | G | 1.000.000.000 | 109 |
| mega | M | 1.000.000 | 106 |
| kilo | k | 1.000 | 103 |
| hecto | h | 100 | 102 |
| deka | da | 10 | 101 |
| ninguno | 1 | 100 | |
| deci | d | 0,1 | 10-1 |
| centi | c | 0,01 | 10-2 |
| mili | m | 0,001 | 10-3 |
| micro | μ | 0,000001 | 10-6 |
| nano | n | 0,000000001 | 10-9 |
| pico | p | 0,000000000001 | 10-12 |
| femto | f | 0,000000000000001 | 10-15 |
| atto | a | 0,000000000000000001 | 10-18 |
| zepto | z | 0,000000000000000000001 | 10-21 |
| yocto | y | 0,000000000000000000000001 | 10-24 |
Por ejemplo, 5 gigametros son 5 000 000 000 metros, mientras que 3 microcandelas son 0,000 003 candelas. Es interesante notar que, aunque el kilogramo lleva un prefijo, este es de hecho la unidad básica. Resulta que los prefijos de la lista anterior se aplican al gramo en su lugar, tratando al gramo como si lo fuera.
Hasta este momento, la mayoría de los países han adoptado el SI, con solo tres excepciones: los EE. UU., Liberia y Myanmar. Canadá y el Reino Unido aún emplean unidades imperiales además del SI en algunos ámbitos, aun cuando el SI es el sistema de unidades oficial.
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