El reloj y el paso del tiempo


Lisardo Fernández Cordeiro  –  Josep Aitor Sorní Laserna
David Martínez Serrano  –  Rubén de la Mano

Universidad de Valencia  –   ETSE  –  1º GII  







introducción
Medir el tiempo, condensarlo, estrujarlo e intentar contenerlo en cajas cada vez más pequeñas ha significado una de las evoluciones tecnológicas más vanguardistas y generadoras de cambios sociales, a la vez de requerir los esfuerzos más importantes dedicados por gran parte de la comunidad, tanto administrativa como científica, de todos los tiempos. ¿Porqué?.
La referencia de los primeros autómatas siempre apunta a los relojes o mecanismos basados en los principios sobre los que se han regido durante siglos. ¿Qué tienen de especial?
Consideramos que indagar en estas cuestiones puede ayudarnos a comprender el mundo moderno, su sometimiento a la pauta, a lo discreto, a lo medible y su implicación en el desarrollo de la automatización y la robótica como una búsqueda del tiempo perdido. O acaso no dedicamos cantidades de tiempo ingentes en desarrollo de máquinas precisas que se encarguen de las tareas que logran estirar la duración del tiempo, para poder descansar sin mirar el reloj.




desarrollo.. o algo así
El tiempo como concepto ha fascinado e intrigado al hombre desde la misma prehistoria. Así, evidencias como la construcción megalítica de Stonehenge, datada en el 2500 a.C., revela un conocimiento profundo de la posición de los astros en función del paso de las estaciones, o el Disco de Nebra con 3500 años de antigüedad que indica el inicio de las estaciones en función de su posición con respecto a los astros visibles. o huesos encontrados en excavaciones arqueológicas con marcas del paso de los días.

El pensamiento teórico y filosófico también ha encontrado en el tiempo un mar inmenso donde divagar. Así, desde revelaciones místicas como la de San Agustín “Sé lo que es el tiempo, pero no sé explicarlo”, hasta filosóficas como intentó Platón definiendo el tiempo sobre la reflexión humana que aún no ha concluido, vemos que el tiempo es uno de los valores universales y culturales que más evolucionan con nuestros conocimientos.
El tiempo de las ciencias y del sentido común es solamente una forma de espacio, un tiempo que no posee ninguno de los caracteres que la conciencia reconoce en la duración real. Así, el tiempo de la ciencia es siempre homogéneo, isotrópico (característica de los cuerpos cuyas propiedades físicas no dependen de la dirección) y reversible. No obstante, el tiempo que capta la intuición es heterogéneo e irreversible.
De alguna manera, las decisiones humanas siempre se han puesto en evidencia frente al paso del tiempo. Darle la vuelta a la fórmula podría ser una herramienta de control sobre la calidad de las decisiones.
Los egipcios se preocuparon mucho por el tiempo, su paso, su evolución y su repercusión. No en vano, las cosechas, la recolección, los sacrificios, las adoraciones e incluso las guerras, se organizaban en función de los ciclos naturales y astrológicos.


Partiendo del conocimiento del reloj de sol, el paso de las estaciones y el cambio regular de las fases de la luna, solo restaba controlar el paso del tiempo en días nublados y por la noche. Este desafío lo resolvieron los egipcios con relojes de agua o clepsidras, alcanzando una precisión tan importante que se mantuvo como sistema de medición durante muchos siglos.
Incluso los chinos, preocupados como todas las culturas por el paso de las estaciones, llegaron a desarrollar sistemas muy complejos de medición de estaciones y movimiento relativo de astros con clepsidras cada vez más sofisticadas.
Estos curiosos relojes y muchos de los sucesores de su concepto, como los relojes de arena o de fuego se basaban en la continuidad y el flujo “lo que no descansa es equiparable a lo incesante”, igual que el propio tiempo y el discurrir de la naturaleza y conceptualmente, cubrían con suficiencia las necesidades de los hombres en cuanto a los quehaceres campesinos o rurales cuyo tránsito venía marcado por el devenir de los cambios estacionales.
En esto estaba el mundo mientras la sociedad evolucionaba lentamente y Europa se hallaba sumida en un retraso social, científico y técnico tal que, su situación con respecto a culturas como la china o la árabe, la sumía en las connotaciones más pesimistas del subdesarrollo.
Pero las circunstancias y el desarrollo progresivo de las primeras protociudades a finales de la Edad Media, crearon la necesidad de sincronizar las acciones de los hombres para coordinar, concatenar y coincidir tareas. Y con ellas, el reloj. Y con él, el progreso de Europa.
Veamos como.
La iglesia tuvo mucho que ver en este desarrollo. San Benito, allá por el siglo VI, promovió un concepto que ha llevado a la humanidad a una era importante, disociándola de la naturaleza para seguir una rutina artificial y ajena a su propia esencia: “el ocio es el enemigo del alma”.
El interés de la iglesia cristiana en esta época es marcar unas pautas de rezos y devoción cristiana para no sumirse en la ociosidad y la decadencia. Las horas canónicas de laudes, prima, tercia, sexta, nona, víspera y completa a las que se sumaron vigilias y maitines, establecieron usos concretos difíciles de llevar a cabo por la incertidumbre y la amenaza de guerra continua que asolaba Europa en esta época.
El siglo X trajo la tranquilidad suficiente para avanzar en estas prerrogativas, pero también trajo la pompa ceremonial, la laxitud en los excesivos deberes autoimpuestos y la decadencia lógica de la institución. Pero en el siglo XI, con la reforma cisterciense, se recoge de nuevo el espíritu benedictino severa y disciplinadamente, recluyéndose en monasterios, trabajando sus propias tierras y otorgando al tiempo una importancia capital como se puede deducir de las manifestaciones de Juan de Salisbury en el siglo XII refiriéndose al que malgasta su tiempo como hombre indigno.
Esta sensibilidad es uno de los motores para resolver la medición del tiempo. Las oraciones nocturnas se empezaron midiendo con la lectura de pasajes de la biblia, pero las flaquezas humanas impedían la disciplinada marcha de las oraciones, por lo que se idearon despertadores con clepsidras, relojes de arena y otros artilugios que hacían sonar campanas periodicamente y mantenían a los monjes alerta.
Pero el clero, pese a poder ser el primer mercado para los relojes y el primer estímulo para los avances técnicos, no podría por sí misma, sostener un gran oficio como el que empezó a ser el de relojero.
Sin embargo, los centros urbanos que se iban desarrollando en la Edad Media tardía, y que a finales del XIV pasan a ser gestionados por la burguesía en cooperación con la corona, precisan marcar un ritmo diferente al natural del sol. Se vuelven cada vez más complejas, con quehaceres ajenos a los campesinos, creación de servicios, mercados, encuentros entre negociantes, oficios, etc.
Las campanas de las iglesias marcan tiempo de rezo a la ciudad y ésta los toma como referentes para organizar las rutinas civiles, comerciales y fabriles. Si bien, la imprecisión y la descoordinación entre toques de campana de unas iglesias a otras empuja a la burguesía a construir campanarios civiles que marquen el inicio o final de las diferentes actividades comunes en la ciudad.
Y es precisamente la burguesía, la más interesada en el control de estas campanas que marcan el inicio y el final de las jornadas laborales de los incipientes talleres textiles. Con el conocimiento que tenemos del ser humano, no es difícil deducir que el patrón responsable de que sonara la campana de inicio y de final de jornada fuese el responsable de estirar el tiempo todo lo posible, mientras el obrero estaba pendiente de las campanas de todos los pueblos vecinos para acogerse a la primera campana que avisara del final de la jornada. Estos conflictos obligan al desarrollo de sistemas de control de sonería más precisos. El ajuste del tiempo a intervalos más regulares condiciona la duración artificial que se le daba a la jornada y termina desplazando los trabajos de las fábricas a las casas de los operarios a modo de talleres autónomos, con objeto de optimizar los costes haciendo responsable al obrero de su tiempo. No parece que haya cambiado mucho la cosa en 6 siglos.
Así, al final del siglo XIV empiezan a marcarse normas de acciones públicas en función de la hora. Horas iguales y regulares a las que el medio urbano se acabó acostumbrando, dadas por relojes de pesas en torre con maquinaria cada vez más precisa. La introducción del muelle como sistema acumulador de energía para el movimiento en relojes de mesa y 150 años más tarde el desarrollo de los relojes de bolsillo, constituye casi una transición silenciosa hacia la privatización del tiempo. Ya no se depende de las campanas. El tiempo pasa a ser algo más íntimo y privado.
En los siglos XVI y XVII la producción relojera y la dependencia del reloj para la marcha de los acontecimientos diarios se hace más protestante. Es decir, el concepto del tiempo y su control encaja mejor en la disciplinada conciencia del norte de Europa, que pasa a convertirse en el centro de producción industrial más importante.
Por una parte, está Centro Europa con Francia y Alemania como grandes centros de producción de relojes dedicados al lujo con el mercado centrado en la realeza, la aristocracia y la alta burguesía. También hay que tener en cuenta que Alemania fabrica muchos relojes para el imperio Otomano, manteniendo estabilizada la amenaza constante de invasión. Por el contrario, el puritanismo inglés, hace un uso escrupuloso del tiempo medido por el reloj, originando una evolución técnica orientada a su precisión para uso marino o astronómico y lejos de la ornamentación.
Nos encontramos aún con precisiones muy bajas. En los campanarios, vemos los primeros relojes con 1 aguja y número de las horas en el siglo XV y no es hasta el siglo XVII cuando se les añade una segunda aguja que señala los cuartos, pero en los relojes de bolsillo apenas llegan a la media hora de precisión.
La gran aventura, el gran reto, es encontrar un oscilador lo suficientemente preciso. Y es en el siglo XVI cuando surge el primer escape con áncora y volante con muelle. Pero la precisión se la daría el péndulo incorporado por Galileo en el siglo XVII, mejorando la precisión a 15 segundos de desfase por hora.
A partir de aquí comienza una carrera tecnológica por la invención de sistemas cada vez más precisos y que hagan del reloj el principal motor de control social y el mecanismo de referencia para la evolución científica e industrial posterior. No en vano, cada pequeño desarrollo e invención pretendía la patente inmediata en todos los países europeos, suscitando recelos y grandes problemas de registro con el ánimo de no perder el control del desarrollo de una máquina especialmente importante.
La precisión se convierte en una obsesión “todo lo que es más preciso tiene algo de lujo psicológico, como los equipos hi-fi, que reproducen fielmente sonidos inaudibles por el ser humano”. Pero aún estamos lejos de esta aseveración. La espiral reguladora a finales del XVII reduce la precisión a un minuto al día y capacita su uso en navegación, sentando lo que hoy podemos considerar como puntualidad, añadiendo el segundero al reloj que se denominó reloj médico -por lo de tomar el pulso-, pero realmente servía para ver si el reloj funcionaba.
A partir de aquí el asunto se complica. La ciencia matemática se incorpora decidida a resolver el problema del perfil ideal de los dientes de engranaje con objeto de reducir al mínimo los efectos perniciosos del rozamiento y la variación de la temperatura sobre la precisión. Llegaron a definir la epicicloide como la curva más apta para ello. Pero aún les quedaba otro frente de investigación, el rozamiento de los ejes de bronce sobre el soporte, resuelto finalmente por el joven Nicolás Facio, un protestante francés huido a Londres por el Edicto de Nantes referente al culto, que aprendió a pulir diamantes y usar rubíes como cojinetes.
Sin embargo, en esta como en tantas historias, John Harrison se convertiría en el símbolo de lo que se puede lograr con talento bruto acompañado de tenacidad y confianza, al desarrollar desde su formación de carpintero, un reloj con la suficiente precisión para medir la longitud marítima.
A partir de aquí, el reloj sigue evolucionando centrándose en los diseños de bolsillo y pulsera.
El reloj de bolsillo, a parte de su función de registrar el tiempo en cualquier momento y lugar, se convierte en un objeto decorativo, en una fuente de orgullo, y en un compañero de día y de noche. Mas allá de todo esto, un reloj de bolsillo bien hecho, suponía un tributo a las habilidades del hombre artesano. Cada artesano definía cada reloj por su construcción única, su forma, su disposición de las piezas y las localizaciones de los mecanismos internos.
Teniendo en cuenta la pasión que podía levantar estos “objetos decorativos” y personales por el siglo XV, la tecnología propia de los relojes de bolsillo frenó en seco al poco de su invención. Tal vez la limitada tecnología de la época, o el pensamiento de que tal como estaban los relojes era más que suficiente, mantuvo a los mismos con unas bases de construcción (el reloj podía estar más o menos decorado, pero el mecanismo era el mismo) que durarían hasta 1800 aproximadamente.
En 1891, una desgracia ferroviaria debida a la imprecisión de un reloj de bolsillo del jefe de estación en Cleveland, impulsó la creación de relojes más precisos y más fiables.
A partir de entonces, y debido a la propia colisión, América decide crear para sus ingenieros y conductores de locomotoras los General Railroad Timepieces Standards. Estos estándares, se basaban en estrictos controles de calidad que darían lugar a la creación de un reloj más preciso que muchos instrumentos de laboratorio.
Los relojes de bolsillo ya poco cambiarían hasta hoy en día, pues quedaron definidos como objetos tan precisos como cualquier instrumento de laboratorio. Incluyendo el desarrollo del reloj automático “Auto-Winding with Body Movement”.
El siguiente paso lo protagonizó el cuarzo y sus vibraciones exactas.
La empresa Timex, creada para la fabricación de relojes, en mejora de los escasos ingresos de Waterbury (empresa fabricadora de clavijas), aprovecha la vibración del cuarzo excitado electricamente para contar tiempo de manera electrónica y mostrarlo en una pantalla. Un reloj barato, al alcance de todos y con una precisión estimada de 15 segundos año.
Fue tal su importancia que, a consecuencia de ello, Suiza tuvo que enfrentarse a este crecimiento empresarial que revolucionó el mundo. Por tanto, Suiza quiso competir contra Timex y abrió una investigación, para saber que truco utilizaban la empresa Timex. A partir de este momento y sobre los años 60, en Suiza surgió la revolución del cuarzo, como respuesta de esta investigación. Si bien, la inexistencia de resortes, engranajes, etc, planteó seria resistencia.
El control cada vez más exacto del tiempo ha provocado la necesidad de unos relojes cada vez más precisos. Un ejemplo de ello es el GPS (Global Positioning System: Sistema de Localización Global) o el futuro sistema GALILEO, que para poder dar una localización precisa necesita conocer con la máxima precisión la hora. De ahí el desarrollo de los relojes atómicos.
El funcionamiento de un reloj atómico se basa en el tiempo de transición de un electrón atómico en un nivel excitado a otro menos excitado, emitiendo un fotón.
La idea inicial de utilizar el fenómeno de transicion atómica para medir el tiempo fue sugerida en 1879 por Lord Kelvin. No obstante, no fue hasta los años 30 cuando Isidor Rabi demostró teóricamente que esta idea era factible mediante la resonancia magnética de un haz de átomos.
El primer reloj atómico fue construido en 1949 por el NIST (USA). Su precisión era menor que la de un reloj de cuarzo, pero sirvió para ver que era posible construir un reloj con este método. No fue hasta 1955 cuando se construyó en el NPL (National Physical Laboratory, UK) el primer reloj atómico con una precisión mayor que la de los relojes de cuarzo. Este reloj se basaba en una determinada transición de átomos de Cesio – 133.
Este primer reloj atómico práctico, se utilizó para poder definir el segundo en el Sistema Internacional de medidas. La igualdad entre el segundo ‘atómico’ y el segundo del SI es de 1 parte entre 10,000,000,000. Además, la definición de este segundo ‘atómico’ permitió la re-definición de la escala de tiempo de efemérides, que es la usada en astronomía.



conclusión
Hoy en día, no podemos concebir nuestra sociedad sin el soporte de toda la tecnología desarrollada alrededor de los relojes.
La investigación científica y tecnológica, el posicionamiento global, las redes de comunicaciones, el tiempo de trabajo, la optimización de procesos, … todo gira en torno al tiempo. Un tiempo cada vez más apretado y condensado que nos augura calamidades y lamentaciones cada vez que lo perdemos de vista.
La obsesión del hombre (del ser humano) por el tiempo, hemos visto que viene de lejos. Fantasear, incluso filosofar sobre su continuidad, discontinuidad, reversibilidad o no, ha llenado siglos enteros, miles de páginas y kilómetros de celuloide. La Máquina del Tiempo, Alicia en el País de la Maravillas, Terminator o Regreso al Futuro dan fe de ello.
La sociedad ha evolucionado creando necesidades y aportando soluciones que han hecho surgir nuevas necesidades. El tiempo no es un invento de la humanidad, pero sí el ansia de su control, de su aprovechamiento y de su disfrute.
Si algún hito histórico ha marcado el devenir de la sociedad que conocemos, soportada en una miríada de instrumentos y útiles dependientes de la precisión, éste ha sido el desarrollo de una piececita diminuta con forma de ancla invertida asociada a un pequeño engranaje con un nombre muy revelador: escape.



bibliografía
  • “Revolución en el tiempo” de David S. Landes
  • “Complete price guide to Watches” de Cooksey Shugart & Richard E. Gilbert
  • Ultrasensitive Atomic clock with single-mode number-squeezing, L. Pezze, A. Smerzi, arxiv:10045486v1
  • A compact microchip-based atomic clock based on ultracold trapped Rb Atoms. Daniel M. Farkas, Alex Zozulya, Dana Z. Anderson. Arxiv: 0912,4231v1
  • Entanglement-assisted atomic clock beyond the projection noise limit. A. Louchet-Chauvet, J. Appel, J. Renema, D. Oblak, N. Kjaergaard, E. Polzik. Arxiv: 0912.3895v2

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