En física se definen cuidadosamente las cantidades que se miden.
No sólo el número que se mide debe ser preciso, sino que la
medida debe estar referida a un patrón común. Frecuentemente
las medidas contendrán más de uno de estos patrones, como
por ejemplo, las velocidades se miden en unidades de metros por segundo.
Los metros y los segundos están comparados a un metro patrón
y a un segundo patrón. Los patrones de tiempo longitud y masa se
apoyan en descripciones que nos dan un método para reproducirlo y
compararlo con las cantidades medidas. A esto se llama definición
operacional, ya que le método especifica las operaciones que se deben
realizarse para reproducir los patrones y compararlos con las cantidades
medidas.
Consideremos ahora las propiedades deseables de un patrón de medidas:
1) Debe ser inmutable, para que las medidas hechas una vez puedan ser
compa radas con otras.
2) Se debe disponer de él con facilidad para que pueda ser duplicado.
3) Debe ser preciso, de manera de que el patrón sea disponible, cualquiera
que sea la precisión tecnológicamente alcanzable.
4) Debe haber sido acordado, previamente y de manera universal, para que
los resultados obtenidos en distintos países puedan ser comparados.
Actualmente las definiciones de los patrones de medida de longitud masa
y tiempo son:
· Tiempo. Un segundo es 9.192.631.770 períodos de cierta vibración
del átomo de Ce133. No hay que preocuparse por los detalles del comportamiento
atómico o las entrañas de los relojes que usan esos átomos,
excepto que estos relojes son los contadores de tiempo más reproducibles
que se conocen actualmente. Dos de estos relojes coinciden entre si con
una precisión de una parte en 1013, o alrededor de 1 segundo en un
millón de años. Creemos que las propiedades atómicas
son independientes del tiempo, pero esto es sólo una de las suposiciones
que entran en esta definición. No obstante, las propiedades observadas
del universo ponen severas restricciones a cuanto pueden cambiar las propiedades
de los átomos con el tiempo.
· Longitud. El metro se define como la longitud del camino viajado
por la luz en el vacío, en el intervalo de tiempo de 1/229.792.458
segundos. Observar que la definición del metro depende de la del
segundo y de la presunción de la constancia de la velocidad de la
luz en el vacío.
· Masa. El kilogramo como la masa de un cilindro particular de platino-iridio
guardado cerca de París, Francia. La razón que este patrón
no esté aún basado en patrones atómicos, es que la
medida de las masas atómicas y su comparación con masas en
gran escala, no es aún tan precisa como las medidas que pueden hacerse
sobre objetos de gran escala, tales como el kilogramo patrón. Los
patrones secundarios que han sido comparados con el patrón original,
están guardados en los laboratorios de calibración de todo
el mundo.