Sobre el tiempo

EL TIEMPO


EL RELOJ

El tiempo es la magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste aparentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o aparato de medida). El tiempo ha sido frecuentemente concebido como un flujo sucesivo de microsucesos.

El tiempo permite ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un futuro y un tercer conjunto de eventos ni pasados ni futuros respecto a otro. En mecánica clásica esta tercera clase se llama "presente" y está formada por eventos simultáneos a uno dado.

En mecánica relativista el concepto de tiempo es más complejo: los hechos simultáneos ("presente") son relativos. No existe una noción de simultaneidad indepediente del observador.
Su unidad básica en el Sistema Internacional es el segundo, cuyo símbolo es (debido a que es un símbolo y no una abreviatura, no se debe escribir con mayúscula, ni como "seg", ni agregando un punto posterior).

Medicion del tiempo a traves de la historia

Con el correr de los años la evolución en la medición del tiempo ha sido notable y muchos conceptos relacionados merecen ser destacados en cuanto al tema que nos ocupa. La cronología, por ejemplo, es aquella que permite ubicar todos esos momentos puntuales en los cuales se producen ciertos hechos determinados, que son los lapsos breves; pero también nos permite ubicar los procesos que se suscitan, es decir, los lapsos de duración mucho mayor. Esto se grafica en una línea de tiempo, justamente, donde se resaltan los momentos históricos relevantes mediante puntos y los procesos en una cadena de segmentos definidos.
Asimismo, podemos encontrarnos con numerosas formas y con una amplia gama de instrumentos de medición del tiempo. Las más antiguas, por ejemplo, estaban basadas en la medición que se hace del movimiento, como también de los cambios materiales que sufren los objetos con el paso de los años. Lo que se hacía en un principio era una medición de todos los movimientos que presentaban los astros, como el caso específico del Sol, que siempre daba lugar al tiempo solar definido como “aparente”. Lo que produjo un notorio cambio en la medición del tiempo fue el desarrollo de la astronomía que se produjo de manera paulatina pero con paso firme. Lo que ocurrió fue una permanente creación de instrumentos innovadores, como el caso de los relojes de arena, los relojes de sol y también las clepsidras. De manera posterior, se afianzó enormemente la determinación por agudizar las mediciones, hasta la actualidad, donde podemos encontrar el reloj atómico.

El tiempo tenía para el hombre medieval dos referentes; el primero, de carácter físico, era el sol; el segundo, de carácter espiritual, eran las campanas de las iglesias. Esto ponía de manifiesto la dependencia del ser humano respecto a la naturaleza

Las relaciones existentes entre el cómputo de la Pascua y el ciclo lunar y entre la Navidad y el solsticio de invierno, los dos hitos del calendario cristiano evidenciaron el papel de la Iglesia en la visión del tiempo entre los europeos.
Los tiempos litúrgicos se acomodaron a las grandes divisiones del año, las estaciones. Al inicio del invierno, el Adviento anunciaba el nacimiento de Cristo. Tras él, al comenzar la estación y terminar el año, las fiestas navideñas (Natividad, Circuncisión, Epifanía), estaban seguidas por un tiempo de purificación (de animales: san Antón, 17 de enero; de personas: la Candelaria, 2 de febrero; de conciencias: Cuaresma, recuerdo de los cuarenta días de ayuno de Cristo en el desierto).

Con la primavera, llegaba la Pascua (domingo después del primer plenilunio de la estación), la Ascensión y el Pentecostés. Y con el verano, la festividad de san Juan (24 de junio), en pleno solsticio estival, recubriendo ritos cristianos del agua y el fuego, y, tras él, la Asunción de la Virgen (15 de agosto), la gran fiesta de la fertilidad de las cosechas. La llegada del otoño, con la rendición de cuentas y rentas, se puso bajo el título de dos santos mediadores: Mateo, el recaudador (21 de septiembre) y Miguel, el arcángel encargado de pesar las almas (29 de septiembre). Por fin, el año cristiano, pero también el de la actividad agrícola, ganadera y pesquera, concluía en torno a Todos los Santos (1 de noviembre), la conmemoración de los fieles difuntos (día 2), heredados de la tradición celta, y San Martín (11 de noviembre).

El ritmo semanal, resultado de dividir en siete el mes lunar de veintiocho días, estaba ya en la tradición caldea, pero fue el relato bíblico de la creación el que consagró seis días de trabajo y uno de descanso, en que está prohibido todo trabajo, incluso el viaje, si no es por motivo grave. Así 52 domingos al año y otras tantas fiestas, numerosas sobre todo en mayo y diciembre, constituían los días de guardar, con obligación de oír misa y evitar obras serviles.

De esta forma, por cristianización de tradiciones previas o imposición de otras nuevas, la Iglesia se convirtió en la gran dominadora del tiempo en la sociedad europea. Incluso, dentro del día, el ritmo de las horas se inspiraba en el de las previstas en las reglas monásticas y las campanadas de los templos se encargaban de recordarlas.

A lo largo del siglo XIV el ritmo de vida cotidiana en las principales ciudades de occidente experimentará una profunda modificación. El tiempo, como bien divino que venía medido por la sucesión de campanas que anunciaban las horas canónicas, deja de ser elástico y gratuito para convertirse en un elemento mesurable y apreciable. Los negociantes medievales descubrieron que la medida del tiempo era importante para la buena marcha de los negocios, pues la duración de un viaje, las alzas y bajas coyunturales de los precios o el periodo invertido por un artesano en la elaboración de un producto eran factores temporales que intervenían al final en los resultados económicos; es decir, se descubrió que el tiempo tenía su precio, por lo que era necesario controlar y medir su discurrir.

Tal como se ha mencionado anteriormente, hasta finales del siglo XIII la sociedad vivía sujeta a ritmos temporales marcados por el calendario agrícola, que estaba reafirmado por el calendario litúrgico, ambos tan inestables que el segundo dependía de un centro móvil, la conmemoración de la Pascua, fijado cada año en función del primer plenilunio después del solsticio de invierno.

En cuanto a lo que podemos llamar tiempo cotidiano la verdad es que el hombre europeo lo vivía sin preocupaciones por la precisión y sin demasiadas inquietudes por su rendimiento; el único sistema de referencia era el señalado por las horas canónicas que dividía el día en períodos, distribuidos por igual entre el día y la noche, registrado por medio de campanas: maitines (medianoche), laudes, prima, tercia, sexta (mediodía), nona, vísperas y completas; pero ni siquiera esto podía controlarse, porque los toques de prima y completas se hacían coincidir siempre, en cualquier época del año, con el alba y el crepúsculo, y a partir de ellos se computaban el resto de toques, con lo cual sólo en los equinoccios se conseguía, aproximadamente, delimitar fracciones temporales homogéneas. Técnicamente, los relojes de agua, arena y sol constituían los únicos medios objetivos para medir el tiempo, pero eran tan rudimentarios y sujetos a circunstancias tan imponderables que no pueden tomarse en consideración.

No obstante antes del siglo XIII se había producido en algunos lugares una alteración en el control de ese tiempo cotidiano consistente en el desplazamiento de la nona, que desde su localización ideal en torno a las tres de la tarde había avanzado al mediodía; esta pequeña variación que no fue objeto de ningún tipo de interpretación n comentario por los contemporáneos ha sido explicada, finalmente, por Le Goff como debida a la necesidad de subdividir el tiempo de trabajo de forma más racional: la nueva situación de la hora nona permitía la división de la jornada de trabajo de sol a sol, en dos medias jornadas equivalente en cualquier época de año.

Se trata, posiblemente, del primer intento de intervenir en la ordenación del tiempo de todos por parte de la minoría dirigente. Sin embargo, aún pasarán varios decenios hasta que se consigan los medios técnicos necesarios para llegar a controlar la división del día en 24 horas invariables y hacer público y notorio el paso del tiempo. El afán de alcanzar las horas ciertas reflejadas en un reloj civil, a las que se refieren en 1335 los burgueses de Aire-sur-la-Lys, pequeña ciudad gobernada por el gremio de pañeros, a imagen y semejanza de lo que habían logrado unos años antes los de Gante y Amiens, se convierte en una lucha social que de manera imparable, y sin apenas resistencia, impondrá un nuevo género de vida a la sociedad urbana europea, comenzando por las áreas más industrializadas de Flandes, Italia y el norte de Francia, y que cien años después conduce a que rara era la ciudad o lugar de Europa que no contaba con uno o varios relojes para controlar el tiempo de sus habitantes.
Los primeros relojes no tenían ninguna precisión, se estropeaban con gran facilidad y dependían de un encargado que lo controlase, diese las campanadas y, en muchas ocasiones, lo ajustase tomando como referencia el viejo reloj de sol, el alba o el ocaso. Lo más importante es lo que significaron, pues su propagación representa la muerte del tiempo medieval, un tiempo que A. Gurievich califica de prolongado, lento y épico.

Reloj Atómico

Un reloj atómico es un dispositivo para medir el tiempo basándose en la frecuencia de una vibración atómica. En el año de 1967, para evitar imprecisiones en la medida del tiempo, se eligió un nuevo patrón base a la frecuencia de vibración atómica (un fenómeno extremadamente regular y fácilmente reproducible) para la definición de la unidad de tiempo físico. Según ello, un segundo físico corresponde a 9,192,631,770 ciclos de la radiación asociada a una particular transición del átomo de cesio. La precisión alcanzada con este reloj atómico es tan elevada que admite únicamente un error de un segundo en 30.000 años. A pesar de ello, actualmente se estudian nuevos relojes basados en las características del hidrógeno que permitirán alcanzar todavía mayor precisión (del orden de un segundo en tres millones de años).

El nuevo tiempo ya no es divino y propiedad exclusiva de Dios, sino que pasa a pertenecer al hombre, a cada uno de los hombres, y se tiene el deber de administrarlo y utilizarlo con sabiduría, pero que puede también comprarse y venderse. Se convierte en herramienta de primer orden para el humanista, cuya virtud principal, la templanza, tendrá el atributo iconográfico del reloj.
Podemos decir que se produce la aparición de un carácter laico en el tiempo, en buena medida debido a los relojes. La utilización de sistemas de medición del tiempo en las ciudades será fundamental para el desarrollo de las diversas actividades, siendo tremendamente importante la difusión de relojes a través de pesas y campanas que serían instalados en las torres de los ayuntamientos. Los relojes municipales aportaban una mayor dosis de laicismo a la vida al abandonar la medición a través de las horas canónicas. Era una manera de "rebelión" por parte de la burguesía que se vería reforzada con la aparición, posteriormente, de los relojes de pared.

METODOS SOLARES: SOMBRA

Desde la prehistoria el hombre midió el tiempo. Erigió columnas de piedra de modo que cuando un astro coincidiera con su alineación, señalase un momento o fecha importante. Los antiguos obeliscos egipcios eran pilares cuya sombra se desplazaba a medida que transcurría el día y marcaba las horas entre el amanecer y la caída del sol.

En sus primeras observaciones el hombre notó que la sombra variaba de acuerdo con la posición del sol. Así nació el gnomon, que consistía en un bastón incrustado en el suelo perpendicularmente, y en tierra se señalaban surcos que indicaban los distintos momentos del día. La sombra del bastón era la que señalaba los diferentes horarios. Pronto el bastón del gnomon fue transformándose en grandes obeliscos. Pero tenían grandes imprecisiones.
Según Heródoto, en Grecia el gnomon fue introducido por Anaximandro. Uno de los más antiguos gnomones de que se tienen datos, se usó en Egipto en 1500 antes de Jesucristo. Según la Biblia, el Rey Achaz hizo construir un cuadrante solar en Jerusalén en el siglo VIII antes de Cristo. A los gnomones le siguieron los meridianos (utiliza el mismo sistema de la sombra). Pero recién cuando se tuvieron en cuenta el eje de rotación de la tierra y otros datos científicos y astronómicos calculados con precisión, se construyó el cuadrante solar que mejoró al precario gnomon. Dicho cuadrante solar estaba formado por un estilo y una base esférica sobre la que se marcaban líneas horarias que señalaban los distintos momentos del día. Se lo ubicaba de determinada manera para que señalara la sombra en forma idéntica la misma hora en cualquier día del año. La medición del cuadrante solar hizo que se le considerara un instrumento de mayor precisión. De éste surgieron el cuadrante ecuatorial y luego el cuadrante universal, que era portátil y utilizable en cualquier lugar, que acompañado de las señales de una brújula, fue un instrumento útil para los navegantes.Los cuadrantes solares aparecieron en Grecia hacia el siglo V antes de Cristo, mientras que los romanos lo usaron alrededor del siglo II a C. Para las mediciones nocturnas del tiempo, aparecieron cuadrantes estelares y lunares. (Pero funcionaban solamente cuando había cielo despejado y sereno).

Por eso se hacía necesario medir el tiempo como transcurso y no como visual. Así aparecieron los relojes de cera, velas de duración prevista. A medida que se iba consumiendo la vela (marcada) señalaba un determinado período de tiempo. Se usó en la Edad Media, especialmente en oficios religiosos. En 1206 se utilizó una candela que contenía bolitas de metal, que caían a medida que la cera se iba derritiendo.

Métodos de flujo

Los babilonios, los egipcios, los chinos y los hindúes utilizaron el agua contenida en un recipiente graduado, del que se escapaba, y hacía descender su nivel. El nivel del agua coincidía con una escala marcada en el recipiente que señalaba las horas. A éste invento se le denominó clepsidra, inventada probablemente por los Caldeos, es un reloj de agua que hacía salir el agua contenida en un recipiente a través de un orificio.

Éste instrumento lo utilizó Herófilo de Alejandría para medir las pulsaciones del cuerpo humano. Galileo usó una clepsidra de mercurio para medir la caída de los cuerpos. Hubo curiosas clepsidras construidas con adornos y anexos, como una enviada por el califa Harún Al-Raschid a Carlomagno. Era de cobre con incrustaciones de oro. Señalaba la hora sobre un cuadrante y dejaba caer en ese instante la cantidad correspondiente de bolitas de metal sobre una bandejita, y producían los sonidos en número correspondiente; y se abrían unas puertitas de donde salía la cantidad de caballeros armados (de acuerdo con la "hora" señalada) que hacían varios movimientos.

Otro tipo de reloj de flujo es el de arena, que data de hace aproximadamente 500 años. La arena cae de un compartimiento superior a uno inferior a través de un estrecho cuello. Cuando ha caído totalmente se invierte el reloj y el procedimiento recomienza. Se debe conocer el lapso que tarda en completarse el ciclo. Otro método utilizado para medir el tiempo fue la velocidad con que una sustancia se consumía o quemaba. El más conocido de estos relojes estuvo constituido por la vela graduada, aunque se utilizaban también cuerdas con nudos y lámparas de aceite con depósitos graduados.

Pero todos estos relojes utilizados no lograban tener exactitud, y surgió la necesidad de lograr mantener un ritmo exacto en el fluir de los elementos del marcado del tiempo. Por lo tanto el hombre debió recurrir a la invención de elementos basados en la mecánica.

SISTEMAS MECÁNICOS

Los relojes mecánicos, con manecillas que avanzan lentamente por la acción de engranajes, aparecieron hace varios siglos. Se conserva el reloj fabricado en 1364 para el palacio de Carlos V, en París. En estos primitivos relojes el movimiento se originaba por un peso colgante que impulsaba una rueda dentada o árbol de volante cuyos dientes estaban dispuestos en forma perpendicular al diámetro de la misma. Dos láminas llamadas “paletas”, dispuestas sobre un eje horizontal que oscilaba, engranaban en los dientes del árbol del volante y regulaban su movimiento. Este fue el primer sistema de escape empleado en los relojes, del mismo modo que la pesa constituyó el primer sistema motriz. Falta aún que hagamos referencia al tercer sistema o parte esencial de un reloj, el oscilador, que controla los movimientos de escape. En el primitivo reloj que describimos, esta función estaba a cargo de una palanqueta fijada en el extremo del eje de escape, que oscilaba merced al impulso que ejercían los dientes del árbol de volante. La duración de la oscilación, y por ende del escape, era regulada mediante una pesa deslizante fija a la palanqueta. Estos relojes resultaban inseguros debido a sus primitivos mecanismos de escape y oscilación.

Surgió la necesidad de dar exactitud a la medida del tiempo. Es decir, dividirlo en fracciones exactas, con ritmo constante.

Fue necesario recurrir a un péndulo o balancín con resorte o peso, movido por un mecanismo regulador, así es como se inventa el "escape", y se debe agregar una aguja o elemento que señale las mediciones, y que debe moverse regularmente, para lo que se agrega un sistema de ruedas.

El primer motor de relojería estaba formado por pesas, cuerdas o cadenas alrededor de ruedas y se iban desenvolviendo. Los relojes medievales más importantes eran de pesas, construidos en torres y campanarios, como el de Dijón, el del Palacio de Justicia de París y el de la Catedral de Salsbury. Y también se construyeron grandes despertadores con este sistema de pesas. Se supone que este tipo de reloj apareció en el Siglo XIII, y aparece citado por Alfonso X El Sabio en su "Libro del Saber de Astronomía", pero se supone que los primeros experimentos con este mecanismo lo pueden haber realizado los árabes y los bizantinos.

En el Siglo XIV algunos nobles y señores comienzan a tener en sus casas relojes privados de pesas. El mecanismo llamado escape regula el descenso gradual de las pesas, éstas, al descender, impulsan una serie de ruedas dentadas. A medida que el péndulo oscila de un lado a otro, el áncora del escape deja avanzar el engranaje. Esto produce el tictac del reloj. La pesa va bajando hasta que llega a un límite y hay que volverla a subir. Posteriormente, el resorte en espiral sustituye a las pesas.

Alrededor del año 1500 comienza a utilizarse el resorte, que reemplazaba al sistema de pesas y permitía la fabricación de relojes más pequeños, portátiles, y que dio lugar a la realización de bellísimas artesanías y obras de arte de la mecánica y la orfebrería de la época.

Al resorte se agregó el sistema de escape. Si bien hubo varios intentos de realización de escapes, el primero realmente importante, y que sería el comienzo precario del tic tac, fue el escape a varilla que apareció alrededor de 1250, y se lo nombra como "verge and foliot". Consiste en una rueda dentada movida por pesas, esta rueda empuja dos paletas fijadas a una varilla que hace mover a una barra horizontal oscilante, en forma de cruz, en dirección opuesta. Evoluciona éste sistema al llamado "escape de áncora", y el foliot da lugar al balancín vertical que dará origen al péndulo.

Algunos investigadores opinan que el primer mecanismo de escape fue inventado por el chino I Hing en el año 726. Pero hay diversos tipos de escape: el escape Graham inventado en 1715; el escape de clavijas en 1753 por el francés Amant y perfeccionado por Pierre Caron; el escape de áncora inventado en 1759 por Mudge; y el de áncora y clavijas, en 1798 por el francés Perrón.

El descubrimiento del movimiento isocrónico de las oscilaciones pendulares se hace en 1583. Galileo, en sus últimos años de experimentación, alrededor de 1641, proyectó un reloj de péndulo, que fue terminado por sus continuadores. El diseño original fue conocido por el físico holandés Juan Cristiano Huygens y descubrió que el péndulo debe describir un arco y no un círculo. La cicloide la señaló entre dos segmentos que delimitan su trayectoria para lograr el perfecto período. Y en 1675 él mismo creó el resorte en espiral regulador, mecanismo muy simple para hacer funcionar los relojes de bolsillo. La forma en espiral ha perdurado hasta la actualidad.

Al comenzar el Siglo XIX, un relojero suizo, Louis Berthoud inventó el cronómetro y fue perfeccionado el sistema de cuerda. Otro suizo, Louis Philippe, afina los diversos elementos y trabaja con elementos más pequeños, que lo llevan a trabajar con mecanismos de precisión y a la utilización de otros materiales y de nuevas aleaciones para resortes y balancines, para el logro de un punto justo de dureza, inalterabilidad y mínimas variaciones a los efectos externos. A fines del Siglo XIX, C. E. Guillaume dio otro paso en la evolución de los relojes, inventando el invar y el elivar, logrando nuevas aleaciones en resortes y balancines.