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1 <!DOCTYPE html> 2 <html> 3 <head> 4 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" /> 5 <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1" /> 6 <title>De la primacía del segundo en el cómputo del tiempo</title> 7 <link rel="icon" type="image/png" href="/favicon.png" /> 8 <link rel="stylesheet" type="text/css" href="../article.css" /> 9 </head> 10 <body> 11 <header> 12 <p class="title">De la primacía del segundo en el cómputo del tiempo</p> 13 <p class="date">7 de junio de 2019 • fjbalon</p> 14 </header> 15 <cita><p>«¿Qué es, pues, el tiempo? Si nadie me lo pregunta, lo sé; pero si quiero explicárselo al que me lo pregunta, no lo sé. Lo que sí digo sin vacilación es que sé que si nada pasase no habría tiempo pasado; y si nada sucediese, no habría tiempo futuro; y si nada existiese, no habría tiempo presente. Pero aquellos dos tiempos, pretérito y futuro, ¿cómo pueden ser, si el pretérito ya no es y el futuro todavía no es? Y en cuanto al presente, si fuese siempre presente y no pasase a ser pretérito, ya no sería tiempo, sino eternidad. Si, pues, el presente, para ser tiempo es necesario que pase a ser pretérito, ¿cómo deciros que existe éste, cuya causa o razón de ser está en dejar de ser, de tal modo que no podemos decir con verdad que existe el tiempo sino en cuanto tiende a no ser?»</p><p style="text-align:right">San Agustín de Hipona, Confesiones, XI, XIV, 17</p></cita> 16 <p>Respecto al tiempo y antes de mentar nada más sobre él, tras las palabras de San Agustín de Hipona, valga decir que nadie sabe en realidad qué es. No se conoce su naturaleza, si es absoluto o relativo. Después de la teoría de la Relatividad su condición de absoluto parece por lo menos opinable. Pero más allá de estas disquisiciones, si bien no conocemos su naturaleza, sí podemos computarlo, y de eso quiero escribir.</p> 17 <p>Desde los albores de la humanidad, el ser humano ha buscado computar el tiempo, contarlo, para poder predecirlo, organizarlo. Los dispositivos que inicialmente midieron el tiempo estaban directamente ligados a la observación de los movimientos regulares de los astros en el cielo; un ejemplo de ello son los relojes solares. La regularidad mostrada por los astros poco a poco se fue simulando con algunos dispositivos básicos de conteo tales como relojes de arena, clepsidras (relojes de agua), relojes de fuego, etc. Algunos de ellos se fundamentaban en la observación de fenómenos regulares en la naturaleza como puede ser el relojes de marea. Estos dispositivos primitivos eran capaces de medir el transcurso del tiempo con muy poca precisión, y en estas primeras etapas puede que no llegaran a medir más allá de un cuarto de hora.</p> 18 <p>Los primeros relojes solares en occidente fueron construidos gracias a los conocimientos astronómicos de los egipcios que les permitió orientar la pirámide de Keops, c. 2550 a. C., mediante referencias estelares. Mil años después, en la época del faraón Tutmosis III (c. 1500 a. C.), se diseña un instrumento denominado sechat; se trata de un pequeño reloj solar para medir el tiempo mediante la longitud de las sombras que constaba de dos piezas prismáticas, pétreas, de unos tres decímetros de longitud, situadas perpendicularmente, donde una tenía marcadas las horas y otra servía de aguja. Los primeros relojes solares se construían mediante la proyección de la sombras de un ortostilos sobre una superficie reglada.</p> 19 <p>En el caso de los relojes de arena la gravedad fuerza a deslizar los finos granos de arena procedentes de una ampolleta de vidrio que caían deslizándose por una oquedad a una ampolla inferior. Este tiempo se medía en forma de intervalo cuando cesaban de caer los granos de arena debido al vaciado de la ampolleta superior. Este tipo de relojes podía llegara medir hasta un cuarto de hora. Los relojes de agua (clepsidras) tenían un funcionamiento similar mediante el empleo de líquidos en lugar de arena y de esta forma el goteo iba marcando el transcurso del tiempo, en algunos casos un flotador con un índice de nivel hacía de indicador de la hora. La mejora y estudio detallado de los mecanismos que regulaban estos primeros dispositivos hizo que fuera poco a poco apareciendo un mecanismo rudimentario capaz de oscilar mecánicamente: se trataba de los primeros relojes antes de la introducción del péndulo en el mecanismo.</p> 20 <p>El tiempo era algo flexible en la Alta Edad Media, entre las laudes, transcurrían muchas horas en verano, y pocas en invierno. Los instrumentos para medir el tiempo eran imprecisos y poco fiables, pues dependían de factores externos que no siempre propiciaban su funcionamiento; de noche o con el cielo encapotado, el reloj de sol no marcaba la hora, en zonas del norte las clepsidras se congelaban, etc. Parece que entonces los monjes comenzaron a aplicar ciertas técnicas (estudiadas de China, siglo X y Siria, siglo XII) y se comenzaron a construir relojes de piezas mecánicas móviles a finales del siglo XIII (uno de los primeros fue el del abad Richard de Wallingford). Debido a su tamaño y coste, se colocaban frecuentemente sobre los campanarios, para que fueran visibles para todo el mundo. Hay razones para pensar que el invento del reloj mecánico servía a los monjes en sus horas de oración, que frecuentemente hacía perder la noción del tiempo.</p> 21 <p>Es muy posible que en las primeras épocas de aparición de los relojes mecánicos estos se ajustaran mediante el uso de relojes de sol o meridianas para mantener la precisión. Este tipo de reloj utiliza procedimientos mecánicos para marcar el paso del tiempo, distinguiéndose de aquellos que miden el tiempo a partir de un fenómeno natural mensurable. Técnicamente hablando, la maquinaria que está en el interior de un reloj se llama calibre, y es producto del diseño relojero. La parte externa y sus ornamentos (llamada caja) pueden ser considerados más bien un producto de la joyería o estética.</p> 22 <p>Alfonso X el Sabio dentro de sus obras astronómicas menciona un conjunto de posibilidades de medir el tiempo. En una recopilación sobre los libros sobre relojes habla de los relojes de sol y de las clepsidras, así como relojes elaborados con fuego, mercurio (relogio del argent vivo), etc. Siendo una poderosa fuente de información al respecto. Destacar los ingeniosos diseños de Alī Ibn Khalaf al-Murādī (siglo XI), de الأندلس Al-Ándalus, de relojes de agua y mercurio.</p> 23 <p>Como decíamos, la historia de la relojería es la secuencia de eventos que han ocurrido en torno a los guardatiempos (dispositivos mecánicos capaces de fraccionar, contar y guardar memoria de secuencias en el tiempo). Estos dispositivos han sido creados para proporcionar la hora en situaciones donde los astros no podían verse. Algunos de los dispositivos tienen unos orígenes claros en ciertas técnicas y tecnologías bien datadas, como puede ser el caso de los relojes de arena cuya construcción está ligada al soplado de vidrio. Muchas culturas han tenido curiosidad por medir el tiempo y las fechas del calendario con la simple observación de los fenómenos naturales y astronómicos, este conocimiento les ha proporcionado una prosperidad económica debido en parte a que eran capaces de predecir con precisión el tiempo de las cosechas, las plantaciones y demás actividades agrícolas.</p> 24 <p>Los métodos de medida del tiempo se fundamentan desde sus comienzos en el sistema sexagesimal (base 60), muy común en el mundo occidental y originarios hace cerca de 4000 años en Mesopotamia y Egipto. El primer calendario, no obstante, pudo haberse creado en el último periodo glacial, por una sociedad de cazadores-recolectores quienes emplearon herramientas tales como palos y huesos para trazar mediante alineamientos de la sombra de los mismos o las apariciones de ciertos astros o como conteo de las fases de la luna o de las estaciones. Se construyen por esta época disposiciones en forma de círculos de piedra, tales como el famoso Stonehenge, que fueron construidos en diferentes partes del mundo, especialmente en la Europa prehistórica y están considerados como uno de los primeros calendarios empleados para predecir las estaciones y los eventos anuales tales como los equinoccios o los solsticios.</p> 25 <p>El uso de los sistemas horarios ha ido parejo a la historia de la relojería. Los primeros sistemas horarios dividían el día (el arco diurno del sol) en 12 horas, lo que hacía que las horas fuesen más largas en verano, y más cortas en invierno. Esta división del tiempo proporcionó el denominado sistema horario temporario. El sistema de horas itálicas (Horae ab Occasu) y las horas babilónicas (Horae ab Ortu). Las horas canónicas (así como su subdivisión en dos grupos de horas menores y horas mayores) empleadas en las comunidades cristianas, hasta llegar hasta al tiempo medio de Greenwich o GMT.</p> 26 <p>Como hemos visto, en un inicio el segundo no era más que una fracción de otras medidas, especialmente de una hora. Se le consideraba 1/60 de minutos, o 1/3600 de hora (se le define al segundo (s) como una unidad de tiempo en el Sistema Internacional de Unidades, el Sistema Cegesimal de Unidades y el Sistema Técnico de Unidades), para los latinos la hora se dividía en 60 fracciones a las que se denominaba pars minuta prima -primera parte pequeña: minuto-, que a su vez se dividían de nuevo en 60 partes llamadas pars minuta secunda -segunda parte pequeña: segundo-. La primacía era la hora, la vigésima cuarta parte de un día solar medio.</p> 27 <p>Los relojes siempre se han calibrado para determinar la hora, y a consecuencia calcular los minutos y segundos. El segundo mecánico, que no depende de la medición de la posición de rotación relativa de la Tierra, mantiene un tiempo uniforme llamado tiempo medio, dentro de la precisión que le es intrínseca. Esto significa que cada segundo, minuto y cualquier otra división de tiempo contada por el reloj tendrá la misma duración que cualquier otra división de tiempo idéntica, pero siempre como fracción de minuto y ésta, de hora. El segundo solar mide la posición relativa del sol en el cielo, llamada tiempo aparente, no mantiene un tiempo uniforme. El tiempo guardado por un reloj de sol varía según la época del año, lo que significa que los segundos, los minutos y cualquier otra división del tiempo tienen una duración diferente en distintas épocas del año.</p> 28 <p>No es hasta la llegada de los relojes electrónicos, especialmente el reloj de cuarzo (1920, por Warren Morrison y J. W. Horton en Bell Telephone Laboratories), cuando el segundo adquiere una naturaleza primera sobre la hora y el minuto, siendo base de ésta, calibrando el segundo en base a la vibración constante del cristal de cuarzo al ser excitado con corriente alterna, y a consecuencia calculando los minutos y horas con una precisión sin precedentes. En los relojes electrónicos la exactitud depende de la base de tiempos (electrónica o electromecánica), que puede consistir en un oscilador o en un adaptador que, a partir de una referencia, genera una señal periódica. El divisor de frecuencia es un circuito digital formado por una sucesión de contadores hasta obtener una frecuencia de 1 Hz, que permite mostrar segundos. Si se quiere mostrar décimas, la división se detiene al llegar a los 10 Hz. El tipo de base de tiempos utilizada es tan importante que suele dar nombre al tipo de reloj. En el caso del cuarzo, se sustituye el diapasón por un resonador de cuarzo, habitualmente a 32768 Hz, por ser potencia exacta de dos, lo que simplifica el divisor de frecuencia. el impulso lo genera un cristal de cuarzo que vibra cuando se le aplica una corriente eléctrica. A esto se le denomina efecto piezoeléctrico inverso. La forma del cristal de cuarzo del reloj se suele asemejar a un diapasón. La mayoría de las veces, la frecuencia es de 32.768 Hz, es decir, muchísimo mayor que la de un reloj mecánico. Por eso los relojes de cuarzo son considerablemente más precisos. Un circuito divide la frecuencia entre dos hasta que se alcanzan intervalos de un segundo. Este es el motivo por el que el segundero se mueve una vez por segundo.</p> 29 <p>Un ejemplo práctico del uso de esta clase de relojes es el empleado en real-time clock o RTD, siendo el reloj del ordenador, incluido en un circuito integrado, que mantiene la hora actual. La mayoría de ellos usan un oscilador de cristal, y casi siempre, cuarzo, ya que mantienen la frecuencia del oscilador en 32.768kHz, ó 2<sup>15</sup> ciclos por segundo, que es un ratio muy práctico para usar con circuitos de contadores binarios simples. La baja frecuencia ahorra energía, mientras permanece por encima del rango de audición humana. El diapasón de cuarzo de estos cristales no cambia mucho de tamaño debido a la temperatura, por lo que las frecuentes altas temperaturas del ordenador no cambian mucho su frecuencia. Algunos RTC utilizan un resonador micromecánico en el chip de silicio del RTC, lo que reduce el tamaño y el costo de un RTC al reducir el número de piezas. Los resonadores micromecánicos son mucho más sensibles a la temperatura que los resonadores de cuarzo. Entonces, estos compensan los cambios de temperatura usando un termómetro electrónico y lógica electrónica. Además, los RTC a menudo tienen una fuente de alimentación alternativa, por lo que pueden seguir midiendo el tiempo mientras la fuente de alimentación principal está apagada o no está disponible.</p> 30 <p>No hay que confundir los RTC con los relojes hardware (clock signal o clock), que sólo son señales binarias, que sirven para coordinar las acciones de varios circuitos, en especial para la sincronización de biestables en sistemas digitales complejos, y no cuentan el tiempo en unidades humanas.</p> 31 <p>Esto ha sido ampliamente mejorado con la aparición del reloj atómico, que se basan en incluir en el lazo de realimentación una cavidad con moléculas de la sustancia adecuada, de manera que se excite la resonancia de alguno de sus átomos, siendo el segundo atómico 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 (Cs), a una temperatura de 0K. Debido a que la rotación de la Tierra varía y también se ralentiza ligeramente, se agrega periódicamente un segundo intercalar a la hora del reloj para mantener sincronización.</p> 32 <p>Esto ha cambiado la definición estándar de tiempo, que ya no se basa en la rotación de la Tierra alrededor del Sol, sino en el tiempo atómico, donde prima el segundo. Así, los submúltiplos y múltiplos del segundo serían:</p> 33 <pre>10<sup>-1</sup>s, ds, décima de segundo 10<sup>1</sup>s, das, decasegundo 34 10<sup>-2</sup>s, cs, centisegundo 10<sup>2</sup>s, hs, hectosegundo 35 10<sup>-3</sup>s, ms, milisegundo 10<sup>3</sup>s, ks, kilosegundo 36 10<sup>-6</sup>s, µs, microsegundo 10<sup>6</sup>s, Ms, megasegundo 37 10<sup>-9</sup>s, ns, nanosegundo 10<sup>9</sup>s, Gs, gigasegundo 38 10<sup>-12</sup>s, ps, picosegundo 10<sup>12</sup>s, Ts, terasegundo 39 10<sup>-15</sup>s, fs, femtosegundo 10<sup>15</sup>s, Ps, petasegundo 40 10<sup>-18</sup>s, as, attosegundo 10<sup>18</sup>s, Es, exasegundo 41 10<sup>-21</sup>s, zp, zeptosegundo 10<sup>21</sup>s, Zs, zettasegundo 42 10<sup>-24</sup>s, ys, yoctosegundo 10<sup>24</sup>s, Ys, yottasegundo</pre> 43 <p>Así, el uso del segundo y sus múltiplos permite hacer una simplificación matemática al cómputo de tiempo, especialmente en su uso por la computación y la electrónica, ya que es posible, como hemos visto, aplicar estos múltiplos para obtener relojes precisos y monitorear las señales de elementos en el tiempo, pudiendo calcular cronogramas. Así, el segundo se ha convertido en el factor base del cómputo del tiempo moderno, pues a la máquina, le da igual el giro de la tierra alrededor del sol o la rotación. Así, el segundo es la primacía del cómputo del tiempo.</p> 44 </body> 45 </html>