Historia del sistema métrico

A principios del siglo IX, cuando gran parte de lo que más tarde se convertiría en el Sacro Imperio Romano Germánico formaba parte de Francia, el emperador Carlomagno había estandarizado las unidades de medida . Introdujo unidades de medida estándar para la longitud y la masa en todo su imperio. Con la desintegración del imperio en naciones independientes, incluida Francia, estas normas divergieron.

Durante la Alta Edad Media , en Europa se utilizaban los números romanos para representar los números, ^{[ 1 ]} pero los árabes los representaban mediante el sistema de numeración hindú , una notación posicional que utilizaba diez símbolos. Alrededor de 1202, Fibonacci publicó su libro Liber Abaci (Libro de Cálculo), que introdujo el concepto de notación posicional en Europa. Estos símbolos evolucionaron hasta convertirse en los numerales "0", "1", "2", etc. ^{[ 2 ] [ 3 ]} En aquella época, existía controversia sobre la diferencia entre números racionales e irracionales , y no había coherencia en la forma de representar las fracciones decimales.

Se atribuye a Simon Stevin la introducción del sistema decimal en el uso generalizado en Europa. ^{[ 4 ]} En 1586, publicó un pequeño folleto llamado De Thiende ("la décima"), que los historiadores consideran la base de la notación moderna para fracciones decimales. ^{[ 5 ]} Stevin consideró que esta innovación era tan significativa que declaró que la introducción universal de monedas, medidas y pesos decimales era simplemente cuestión de tiempo. ^{[ 4 ] [ 6 ] : 70 [ 7 ] : 91}

Desde la época de Carlomagno, el estándar de longitud había sido una medida del cuerpo, la que se tomaba de la punta de los dedos de los brazos extendidos de un hombre grande, ^{[ Nota 2 ]} perteneciente a una familia de medidas corporales llamadas brazas , utilizadas originalmente, entre otras cosas, para medir la profundidad del agua. Un artefacto para representar el estándar se fundía en la sustancia más duradera disponible en la Edad Media: una barra de hierro . Los problemas de un artefacto irreproducible se hicieron evidentes con el paso del tiempo: se oxidaba, era robado, golpeado contra una pared hasta doblarse y, en ocasiones, se perdía. Cuando se fundía un nuevo estandarte real, este era diferente del anterior, por lo que surgieron y se utilizaron réplicas de los antiguos y de los nuevos. El artefacto existió hasta el siglo XVIII y se llamaba teise o, más tarde, toise (del latín tense : brazos extendidos). Esto daría lugar a la búsqueda, en el siglo XVIII, de un estándar reproducible basado en alguna medida invariable del mundo natural.

En 1656, el científico holandés Christiaan Huygens inventó el reloj de péndulo, cuyo péndulo marcaba los segundos. Esto dio lugar a propuestas para utilizar su longitud como unidad estándar. Sin embargo, se hizo evidente que la longitud del péndulo de los relojes calibrados en diferentes lugares variaba (debido a las variaciones locales en la aceleración gravitatoria ), y esta no era una buena solución. Se necesitaba un estándar más uniforme.

En 1670, Gabriel Mouton , abad y astrónomo francés, publicó el libro Observationes diametrorum solis et lunae appearanceium («Observaciones de los diámetros aparentes del Sol y la Luna»), en el que propuso un sistema decimal de medición de longitud para uso de los científicos en la comunicación internacional, basado en las dimensiones de la Tierra. El miliare se definiría como un minuto de arco a lo largo de un meridiano (como el meridiano de París ) y se dividiría en 10 centuria, la centuria en 10 decuria, y así sucesivamente, siendo las unidades sucesivas la virga, la virgula, la decima, la centésima y la millesima. Mouton utilizó la estimación de Riccioli de que un grado de arco equivalía a 321.185 pies boloñeses. Los experimentos de Mouton demostraron que un péndulo de una virgula oscilaría 3959,2 veces ^{[ Nota 3 ]} en media hora. ^{[ 8 ] [ Nota 4 ]} Mouton creía que, con esta información, los científicos de un país extranjero podrían construir una copia de la vírgula para su propio uso. ^{[ 9 ]} Las ideas de Mouton atrajeron interés en ese momento; Picard en su obra Mesure de la Terre (1671) y Huygens en su obra Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum ("Sobre los relojes oscilantes, o sobre el movimiento de los péndulos", 1673) propusieron que una unidad estándar de longitud se vinculara a la frecuencia de batido de un péndulo. ^{[ 10 ] [ 9 ]}

Desde al menos la Edad Media, la Tierra había sido percibida como eterna, inmutable y de forma simétrica (casi esférica), por lo que era natural que se propusiera alguna medida fraccionaria de su superficie como estándar de longitud. Pero primero, era necesario obtener información científica sobre la forma y el tamaño de la Tierra. Un grado de arco serían 60 minutos de arco en el ecuador; un miliar sería un minuto de arco, o 1 milla náutica, por lo que 60 millas náuticas serían un grado de arco en la superficie de la Tierra, tomada como una esfera . ^{[ 11 ]} Así, la circunferencia de la Tierra en millas náuticas sería 21 600 (es decir, 60 minutos de arco × 360 grados en cuatro cuadrantes de 90 grados; un cuadrante es la longitud del cuarto de círculo desde el Polo Norte hasta el ecuador ).

En 1669, Jean Picard , un astrónomo francés, fue la primera persona en medir la Tierra con precisión. En un estudio que abarcó un grado de latitud, su error fue de tan solo un 0,44 % ( medición de arco de Picard ).

En Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1686), Isaac Newton dio una explicación teórica del "ecuador abultado" ^{[ Nota 5 ]} , que también explicaba las diferencias encontradas en las longitudes de los "segundos péndulos" ^{[ 12 ]} , teorías que fueron confirmadas por la Misión Geodésica Francesa al Perú, emprendida por la Academia Francesa de Ciencias en 1735 ^{[ 13 ] [ a ]}

A mediados del siglo XVIII, se hizo evidente la necesidad de estandarizar pesos y medidas entre las naciones que comerciaban e intercambiaban ideas científicas. España, por ejemplo, había armonizado sus unidades de medida con las unidades reales de Francia ^{[ 16 ]} y Pedro el Grande armonizó las unidades de medida rusas con las de Inglaterra. ^{[ 17 ]} En 1783, el inventor británico James Watt , que tenía dificultades para comunicarse con científicos alemanes, abogó por la creación de un sistema de medición decimal global, proponiendo un sistema que utilizaba la densidad del agua para relacionar longitud y masa, ^{[ 15 ]} y, en 1788, el químico francés Antoine Lavoisier encargó un conjunto de nueve cilindros de latón (una libra [francesa] y sus subdivisiones decimales) para su trabajo experimental. ^{[ 6 ] : 71}

En 1790, una propuesta presentada por Francia a Gran Bretaña y Estados Unidos para establecer una medida de longitud uniforme, el metro, basada en el período de un péndulo con una oscilación de un segundo, fue rechazada en el Parlamento británico y en el Congreso de Estados Unidos. El problema subyacente radicaba en la falta de acuerdo sobre la latitud para la definición, ya que la aceleración gravitatoria y, por lo tanto, la longitud del péndulo, varían (entre otros factores) con la latitud: cada parte quería una definición según una latitud principal que atravesara su propio país. Las consecuencias directas de este fracaso fueron el desarrollo y la implementación unilaterales por parte de Francia del sistema métrico y su difusión por el continente a través del comercio; la adopción británica del Sistema Imperial de Medidas en todo el reino en 1824; y el mantenimiento por parte de Estados Unidos del sistema común de medidas británico vigente en el momento de la independencia de las colonias. Esta situación se mantuvo durante casi los siguientes 200 años. ^{[ Nota 6 ]}

Se ha estimado que, en vísperas de la Revolución de 1789, las aproximadamente ochocientas unidades de medida en uso en Francia tenían hasta un cuarto de millón de definiciones diferentes, ya que la cantidad asociada a cada unidad podía variar de una ciudad a otra, e incluso de un comercio a otro. ^{[ 7 ] : 2–3} Si bien ciertos estándares, como el pied du roi (el pie del rey), tenían cierto grado de preeminencia y eran utilizados por los científicos, muchos comerciantes optaron por usar sus propios dispositivos de medición, lo que propició el fraude y obstaculizó el comercio y la industria. ^{[ 18 ]} Estas variaciones fueron promovidas por intereses locales, pero obstaculizaron el comercio y la recaudación de impuestos. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

En 1790, la Academia de Ciencias designó un panel de cinco destacados científicos franceses para investigar pesos y medidas. Estos fueron Jean-Charles de Borda , Joseph-Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge y Nicolas de Condorcet . ^{[ 7 ] : 2–3 [ 21 ] : 46} Durante el año siguiente, el panel, tras estudiar diversas alternativas, formuló una serie de recomendaciones sobre un nuevo sistema de pesos y medidas, entre las que se incluía que tuviera una base decimal , que la unidad de longitud se basara en un arco fraccional de un cuadrante del meridiano terrestre y que la unidad de peso fuera la de un cubo de agua cuya dimensión fuera una fracción decimal de la unidad de longitud. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 6 ] : 50–51 [ 24 ] [ 25 ]} Las propuestas fueron aceptadas por la Asamblea francesa el 30 de marzo de 1791. ^{[ 26 ]}

Tras su aceptación, se instruyó a la Academia de Ciencias para que implementara las propuestas. La Academia dividió las tareas en cinco operaciones, asignando cada parte a un grupo de trabajo independiente : ^{[ 6 ] : 82}

• Medir la diferencia de latitud entre Dunkerque y Barcelona y triangular entre ellas.
• Medición de las líneas de base utilizadas para la encuesta.
• Verificación de la longitud del segundo péndulo a 45° de latitud.
• Verificar el peso en el vacío de un volumen determinado de agua destilada.
• Publicar tablas de conversión que relacionen las nuevas unidades de medida con las unidades de medida existentes.

El panel decidió que la nueva medida de longitud debería ser igual a una diezmillonésima parte de la distancia desde el Polo Norte hasta el Ecuador ( cuadrante terrestre ), medida a lo largo del meridiano de París . ^{[ 19 ]}

Utilizando el estudio de Jean Picard de 1670 y el de Jacques Cassini de 1718, ^{[ a ]} se asignó un valor provisional de 443,44 líneas al metro, que a su vez definió las demás unidades de medida. ^{[ 7 ] : 106}

Mientras Méchain y Delambre finalizaban su estudio, la comisión había encargado la fabricación de una serie de lingotes de platino basados ​​en el metro provisional. Una vez conocido el resultado final, se seleccionaría el lingote cuya longitud se aproximara más a la definición meridional del metro.

Después de 1792, se adoptó el nombre de la unidad de masa definida originalmente, " gramo ", que era demasiado pequeña para servir como realización práctica para muchos propósitos, y se le agregó el nuevo prefijo "kilo" para formar el nombre " kilogramo ". En consecuencia, el kilogramo es la única unidad base del SI que tiene un prefijo SI como parte de su nombre. Se hizo un patrón provisional de kilogramo y se encargó un trabajo para determinar la masa precisa de un decímetro cúbico (que más tarde se definiría como igual a un litro ) de agua. La regulación del comercio requería una "realización práctica": un patrón de referencia metálico de una sola pieza que era mil veces más masivo que se conocería como la tumba . ^{[ Nota 8 ]} Esta unidad de masa definida por Lavoisier y René Just Haüy había estado en uso desde 1793. ^{[ 27 ]} Esta nueva realización práctica se convertiría finalmente en la unidad base de masa. El 7 de abril de 1795, se decretó que el gramo , en el que se basa el kilogramo, equivaldría al «peso absoluto de un volumen de agua pura equivalente a un cubo de una centésima de metro, a la temperatura del hielo derretido». ^{[ 25 ]} Aunque la definición del kilogramo especificaba agua a 0  °C —un punto de temperatura altamente estable—, se sustituyó por la temperatura a la que el agua alcanza su máxima densidad. Esta temperatura, de unos 4  °C, no se conocía con exactitud, pero una de las ventajas de la nueva definición era que el valor exacto en grados Celsius no era realmente importante. ^{[ 28 ] [ Nota 9 ]} La conclusión final fue que un decímetro cúbico de agua a su máxima densidad equivalía al 99,92072 % de la masa del kilogramo provisional. ^{[ 31 ]}

El 7 de abril de 1795, el sistema métrico fue definido formalmente en la ley francesa. ^{[ Nota 10 ]} Definió seis nuevas unidades decimales: ^{[ 25 ]}

• El metro , que significa longitud, se define como una diezmillonésima parte de la distancia entre el Polo Norte y el Ecuador pasando por París.
• El área  (100  m ² ) es para superficie [de terreno]
• La stère  (1  m³ ) para el volumen de ^leña
• El litro  (1  dm³ ⁾ para volúmenes de líquido
• El gramo , de masa, se define como la masa de un centímetro cúbico de agua.
• El franco , por moneda.

Nota histórica: solo el metro y el (kilo)gramo definidos aquí pasaron a formar parte de sistemas métricos posteriores. Los litros y, en menor medida, las hectáreas (100 ^áreas  , o 1  hm² ) todavía se utilizan, pero no son unidades del SI.

Los múltiplos decimales de estas unidades se definieron mediante prefijos griegos : " myria- " (10.000), " kilo- " (1000), " hecto- " (100) y " deka- " (10) y los submúltiplos se definieron mediante los prefijos latinos " deci- " (0,1), " centi- " (0,01) y " mili- " (0,001). ^{[ 32 ]}

Para fines comerciales, las unidades y unidades prefijadas de peso (masa) y capacidad (volumen) podían ir precedidas de los multiplicadores binarios " doble- " ( ² ) y " semi- " ( 1/2 ), como en doble litro , semilitro ; o doble hectogramo , semihectogramo , etc. ^{[ Nota 11} ]

Las definiciones preliminares de 1795 permitieron construir copias provisionales de los kilogramos y metros. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

La tarea de trazar el arco meridiano , que se estimaba que duraría dos años, recayó en Pierre Méchain y Jean-Baptiste Delambre . Finalmente, la tarea se prolongó durante más de seis años (1792-1798) debido a retrasos causados ​​no solo por dificultades técnicas imprevistas, sino también por el convulso período posterior a la Revolución. ^{[ 7 ]} Aparte de las obvias consideraciones nacionalistas, el meridiano de París también fue una elección acertada por razones científicas prácticas: una parte del cuadrante entre Dunkerque y Barcelona (unos 1000  km, o una décima parte del total) podía trazarse con puntos de inicio y fin al nivel del mar, y esa parte se encontraba aproximadamente en el centro del cuadrante, donde se esperaba que los efectos del achatamiento terrestre fueran mayores. ^{[ 19 ]}

El proyecto se dividió en dos partes: la sección norte de 742,7  km desde el Campanario de Dunkerque hasta la Catedral de Rodez , que fue topografiada por Delambre, y la sección sur de 333,0  km desde Rodez hasta la Fortaleza de Montjuïc , Barcelona , ​​que fue topografiada por Méchain. ^{[ 7 ] : 227–230 [ Nota 12 ]}

Delambre utilizó una línea base de unos 10  km de longitud a lo largo de una carretera recta, situada cerca de Melun . En una operación que duró seis semanas, la línea base se midió con precisión utilizando cuatro varillas de platino, cada una de dos toises (unos 3,9  m) de longitud. ^{[ 7 ] : 227–230} Posteriormente, utilizó, cuando fue posible, los puntos de triangulación utilizados por Cassini en su estudio de Francia de 1744. La línea base de Méchain, de longitud similar y también en un tramo recto de carretera, estaba en la zona de Perpiñán . ^{[ 7 ] : 240–241} Aunque el sector de Méchain era la mitad de la longitud del de Delambre, incluía los Pirineos y partes de España hasta entonces no cartografiadas. Después de que los dos topógrafos se reunieron, cada uno calculó la línea base del otro para cotejar sus resultados y luego recalcularon el metro como 443,296 líneas , ^{[ 19 ] [ Nota 13 ]} notablemente más corto que el valor provisional de 1795 de 443,44 líneas . El 15 de noviembre de 1798, Delambre y Méchain regresaron a París con sus datos, habiendo completado el levantamiento. El valor final del metro se definió en 1799 como el valor calculado a partir del levantamiento.  

Nota histórica: Pronto se hizo evidente que el resultado de Méchain y Delambre (443,296 líneas ) era ligeramente inferior a la definición meridional del metro. Méchain había cometido un pequeño error al medir la latitud de Barcelona, ​​por lo que la volvió a medir, pero mantuvo en secreto el segundo conjunto de mediciones. ^{[ Nota 14 ]} 

En junio de 1799, se fabricaron prototipos de platino según las medidas establecidas: el metro de archivos, definido como una longitud de 443,296  líneas, y el kilogramo de archivos, definido como un peso de 18827,15 granos del libro de pesos de marc , ^{[ 35 ]} y se depositaron en los Archivos Nacionales de Francia. En diciembre de ese mismo año, el sistema métrico basado en estas medidas se convirtió por ley en el único sistema de pesos y medidas en Francia desde 1801 hasta 1812.

A pesar de la ley, la población continuó utilizando las antiguas medidas. En 1812, Napoleón derogó la ley y promulgó una denominada medidas usuales , que restauró los nombres y cantidades de las medidas habituales, pero las redefinió como múltiplos redondos de las unidades métricas, por lo que se trataba de una especie de sistema híbrido. En 1837, tras el colapso del Imperio Napoleónico, la nueva Asamblea reimpuso el sistema métrico definido por las leyes de 1795 y 1799, que entró en vigor en 1840. La metrificación de Francia no se completó hasta aproximadamente 1858. Algunos de los nombres de las antiguas unidades, especialmente la libra , originalmente una unidad de masa derivada de la libra romana (al igual que la libra inglesa ), pero que ahora significa 500  gramos, todavía se utilizan hoy en día.

En 1832, el matemático alemán Carl-Friedrich Gauss realizó las primeras mediciones absolutas del campo magnético terrestre utilizando un sistema decimal basado en el uso del milímetro, el miligramo y el segundo como unidad base de tiempo. ^{[ 36 ] : 109} El segundo de Gauss se basó en observaciones astronómicas de la rotación de la Tierra, y era el segundo sexagesimal de los antiguos: una partición del día solar en dos ciclos de 12 períodos, y cada período dividido en 60 intervalos, y cada intervalo dividido así de nuevo, de modo que un segundo era 1/86,400 del día. ^{[ Nota 16 ]} Esto estableció efectivamente una dimensión temporal como un componente necesario de cualquier sistema de medidas útil, y el segundo astronómico como la unidad base.

En un artículo publicado en 1843, James Prescott Joule demostró por primera vez un método para medir la energía transferida entre diferentes sistemas cuando se realiza trabajo, relacionando así la caloría de Nicolas Clément , definida en 1824 como "la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 kg de agua de 0 a 1 °C a 1 atmósfera de presión" con el trabajo mecánico . ^{[ 37 ] [ 38 ]} La energía se convirtió en el concepto unificador de la ciencia del siglo XIX , ^{[ 39 ]} inicialmente al unir la termodinámica y la mecánica y posteriormente agregar la tecnología eléctrica .  

En 1861, un comité de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS), entre cuyos miembros se encontraban William Thomson (más tarde Lord Kelvin) , James Clerk Maxwell y James Prescott Joule, recibió el encargo de investigar los "Estándares de Resistencia Eléctrica". En su primer informe (1862), ^{[ 40 ]} establecieron las reglas básicas de su trabajo: se utilizaría el sistema métrico, las medidas de energía eléctrica debían tener las mismas unidades que las medidas de energía mecánica, y se derivarían dos conjuntos de unidades electromagnéticas: un sistema electromagnético y un sistema electrostático. En el segundo informe (1863), ^{[ 41 ]} introdujeron el concepto de un sistema coherente de unidades en el que las unidades de longitud, masa y tiempo se identificaron como "unidades fundamentales" (ahora conocidas como unidades base ). Todas las demás unidades de medida podían derivarse (de ahí el nombre de unidades derivadas ) de estas unidades base. El metro, el gramo y el segundo fueron elegidos como unidades base. ^{[ 42 ] [ 43 ]}

En 1861, antes de una reunión de la BAAS, Charles Bright y Latimer Clark propusieron los nombres de ohmio , voltio y faradio en honor a Georg Ohm , Alessandro Volta y Michael Faraday, respectivamente, para las unidades prácticas basadas en el sistema absoluto CGS. Esto fue apoyado por Thomson (Lord Kelvin). ^{[ 44 ]} El concepto de nombrar las unidades de medida en honor a científicos destacados se utilizó posteriormente para otras unidades.

En 1873, otro comité de la BAAS (que también incluía a Maxwell y Thomson), encargado de la "Selección y Nomenclatura de Unidades Dinámicas y Eléctricas", recomendó el uso del sistema de unidades cgs . El comité también recomendó los nombres de " dina " y " erg " para las unidades cgs de fuerza y ​​energía. ^{[ 45 ] [ 43 ] [ 46 ]} El sistema cgs se convirtió en la base del trabajo científico durante los siguientes setenta años.

Los informes reconocieron dos sistemas de unidades eléctricas basados ​​en centímetros, gramos y segundos: el sistema electromagnético (o absoluto) de unidades (EMU) y el sistema electrostático de unidades (ESU).

En la década de 1820, Georg Ohm formuló la ley de Ohm , que puede extenderse para relacionar la potencia con la corriente, el potencial eléctrico (voltaje) y la resistencia. ^{[ 48 ] [ 49 ]} Durante las décadas siguientes, la realización de un sistema coherente de unidades que incorporara la medición de los fenómenos electromagnéticos y la ley de Ohm estuvo plagada de problemas; se idearon varios sistemas de unidades diferentes.

En los tres sistemas CGS, las constantes${\displaystyle k_{\text{e}}}$y${\displaystyle k_{\text{m}}}$y, en consecuencia,${\displaystyle \epsilon _{0}}$y${\displaystyle \mu _{0}}$eran adimensionales y, por lo tanto, no requerían unidades para definirlas.

Las unidades de medida eléctricas no encajaban fácilmente en el sistema coherente de unidades mecánicas definido por la BAAS. Mediante análisis dimensional , las dimensiones de voltaje${\displaystyle {\mathsf {M}}^{\frac {1}{2}}{\mathsf {L}}^{\frac {1}{2}}{\mathsf {T}}^{-1}}$En el sistema ESU, las dimensiones eran idénticas a las de la corriente en el sistema EMU, mientras que la resistencia tenía dimensiones de velocidad en el sistema EMU, pero inversas a las de la velocidad en el sistema ESU. ^{[ 43 ]}

Maxwell y Boltzmann habían desarrollado teorías que describían la interrelación de la temperatura, la presión y el volumen de un gas a escala microscópica, pero, por lo demás, en 1900 no se comprendía la naturaleza microscópica de la temperatura. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

A finales del siglo XIX, ya se habían formulado las leyes macroscópicas fundamentales de la termodinámica y, aunque existían técnicas para medir la temperatura mediante métodos empíricos, el conocimiento científico sobre la naturaleza de la temperatura era mínimo.

La necesidad de una dimensión electromagnética independiente para resolver las dificultades relacionadas con la definición de dichas unidades en términos de longitud, masa y tiempo fue identificada por Giorgi en 1901. Esto llevó a Giorgi a presentar un trabajo en octubre de 1901 en el congreso de la Associazione Elettrotecnica Italiana (AEI) ^{[ 66 ]} en el que demostró que se podía obtener un sistema electromecánico coherente de unidades añadiendo una cuarta unidad base de naturaleza eléctrica (por ejemplo, amperio, voltio u ohmio) a las tres unidades base propuestas en el informe BAAS de 1861. Esto dio dimensiones físicas a las constantes k _e y k _m y, por lo tanto, también a las cantidades electromecánicas ε ₀ (permitividad del espacio libre) y μ ₀ (permeabilidad del espacio libre). ^{[ 67 ]} Su trabajo también reconoció la relevancia de la energía en el establecimiento de un sistema de unidades coherente y racional, con el julio como unidad de energía, y las unidades eléctricas del Sistema Internacional de Unidades permaneciendo sin cambios. ^{[ 57 ] : 156} Sin embargo, pasaron más de treinta años antes de que el trabajo de Giorgi fuera aceptado en la práctica por la IEC.

A medida que la industria se desarrollaba en todo el mundo, el sistema de unidades cgs, adoptado por la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en 1873, con su plétora de unidades eléctricas, continuó siendo el sistema de medición dominante, y lo siguió siendo durante al menos los siguientes 60 años. Las ventajas eran varias: contaba con un conjunto completo de unidades derivadas que, si bien no eran del todo coherentes, eran al menos homólogas; el sistema MKS carecía por completo de una unidad definida de electromagnetismo; las unidades MKS eran demasiado grandes para las ciencias; los sistemas de medidas habituales predominaban en Estados Unidos, Gran Bretaña y el Imperio Británico, e incluso en cierta medida en Francia, cuna del sistema métrico, lo que impedía la adopción de cualquier sistema alternativo. Finalmente, la guerra, el nacionalismo y otras fuerzas políticas inhibieron el desarrollo de la ciencia que favorecía un sistema de unidades coherente.

En la 8.ª CGPM de 1933, se planteó la necesidad de sustituir las unidades eléctricas «internacionales» por unidades «absolutas». Se aceptó la propuesta de la IEC de adoptar el «sistema» de Giorgi, denominado informalmente MKSX, pero no se decidió cuál sería la cuarta unidad base. En 1935, JE Sears ^{[ 68 ]} propuso que fuera el amperio, pero la Segunda Guerra Mundial impidió su formalización hasta 1946. La primera (y única) comparación de seguimiento de las normas nacionales con el prototipo internacional del metro se llevó a cabo entre 1921 y 1936, ^{[ 20 ] [ 62 ]} e indicó que la definición del metro se conservaba con una precisión de 0,2 μm. ^{[ 69 ]} Durante esta comparación de seguimiento, se definió con mayor claridad la forma en que debía medirse el metro prototipo: la definición de 1889 había definido el metro como la longitud del prototipo a la temperatura del hielo derretido, pero, en 1927, la 7.ª CGPM amplió esta definición para especificar que el metro prototipo debía estar "apoyado sobre dos cilindros de al menos un centímetro de diámetro, colocados simétricamente en el mismo plano horizontal a una distancia de 571 mm entre sí". ^{[ 36 ] : 142–43, 148} La elección de 571 mm representa los puntos de Airy del prototipo, los puntos en los que se minimiza la flexión o caída de la barra. ^{[ 70 ]}    

Hasta la llegada del reloj atómico , el cronómetro más fiable disponible para la humanidad era la rotación de la Tierra. Por lo tanto, era natural que los astrónomos bajo los auspicios de la Unión Astronómica Internacional (IAU) lideraran el mantenimiento de los estándares relacionados con el tiempo. Durante el siglo XX, se hizo evidente que la rotación de la Tierra se estaba ralentizando, lo que provocaba que los días se alargaran 1,4 milisegundos cada siglo ^{[ 74 ]} —esto se verificó comparando los tiempos calculados de los eclipses solares con los observados en la antigüedad, remontándose a los registros chinos del 763  a. C. ^{[ 75 ]} En 1956, la 10.ª CGPM instruyó al CIPM para que preparara una definición del segundo; en 1958, se publicó la definición, que establecía que el segundo (llamado segundo de efemérides ) se calcularía por extrapolación utilizando la velocidad de rotación de la Tierra en 1900. ^{[ 74 ]}

Según las propuestas de Giorgi de 1901, el CIPM también recomendó que el amperio fuera la unidad base a partir de la cual se derivarían las unidades electromecánicas. Se descartaron las definiciones de ohmio y voltio que se habían utilizado anteriormente, y estas unidades se convirtieron en unidades derivadas basadas en el amperio. En 1946, el CIPM adoptó formalmente una definición del amperio basada en la definición original de la EMU y redefinió el ohmio en términos de otras unidades base. ^{[ 76 ]} Las definiciones para el sistema eléctrico absoluto, basadas en el amperio, se formalizaron en 1948. ^{[ 77 ]} Las unidades propuestas en el borrador con estos nombres son muy similares, pero no idénticas, a las unidades internacionales. ^{[ 78 ]}

En la escala Celsius del siglo XVIII, la temperatura se expresaba en grados Celsius, definiéndose que el hielo se derretía a 0  °C y (a presión atmosférica estándar) el agua hervía a 100  °C. Una serie de tablas de consulta definían la temperatura en términos de mediciones empíricas interrelacionadas realizadas con diversos dispositivos. En 1948, fue necesario aclarar las definiciones relativas a la temperatura. (El grado, como medida angular, se adoptó para uso general en muchos países, por lo que, en 1948, la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) recomendó que el grado centígrado, utilizado para la medición de la temperatura, pasara a llamarse grado Celsius ). ^{[ 79 ]}

En la 9.ª CGPM, la escala de temperatura centígrada pasó a llamarse escala Celsius , y la escala misma se fijó definiendo el punto triple del agua como 0,01  °C, ^{[ 80 ]} aunque la CGPM dejó la definición formal del cero absoluto hasta la 10.ª CGPM cuando se asignó el nombre " Kelvin " a la escala de temperatura absoluta, y el punto triple del agua se definió como 273,16 °K . ^{[ 81 ]} 

Antes de 1937, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE, por sus siglas en francés, Commission Internationale de l'Éclairage ), junto con el CIPM, elaboró ​​un estándar de intensidad luminosa para reemplazar los diversos estándares nacionales. Este estándar, la candela (cd), que se definió como "el brillo del radiador completo a la temperatura de solidificación del platino es de 60 candelas nuevas por centímetro cuadrado ", ^{[ 82 ]} fue ratificado por la CGPM en 1948.

La nueva definición aceptada del amperio permitió definiciones prácticas y coherentes de un conjunto de unidades derivadas electromagnéticas, como el faradio, el henrio, el vatio, el tesla, el weber, el voltio, el ohmio y el culombio. Dos unidades derivadas, el lux y el lumen, se basaron en la nueva candela, y una, el grado Celsius, equivalente al grado Kelvin. Otras cinco unidades derivadas diversas completaron la propuesta preliminar: radián, estereorradián, hercio, julio y newton.

Durante los años siguientes, el BIPM desarrolló y mantuvo correlaciones cruzadas que relacionaban varios dispositivos de medición, como termopares, espectros de luz y similares, con las temperaturas equivalentes. ^{[ 84 ]}

El mol se conocía originalmente como gramo-átomo o gramo-molécula: la cantidad de una sustancia medida en gramos dividida por su peso atómico . Originalmente, químicos y físicos tenían puntos de vista diferentes con respecto a la definición del peso atómico: ambos asignaban un valor de 16 unidades de masa atómica (uma) al oxígeno, pero los físicos definían el oxígeno en términos del isótopo ^16O , mientras que los químicos asignaban 16 uma a los isótopos ^16O , ^17O y ^18O mezclados en la proporción en que se encuentran en la naturaleza. Finalmente, un acuerdo entre la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada ^{[ 85 ]} (IUPAP) y la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) puso fin a esta dualidad en 1959/60, y ambas partes acordaron definir el peso atómico del ^12C como exactamente 12 uma. Este acuerdo fue confirmado por la ISO y, en 1969, el CIPM recomendó su inclusión en el SI como unidad base. Esto se llevó a cabo en 1971 en la 14.ª CGPM. ^{[ 36 ] : 114–115}  

La segunda tendencia importante en el SI posmoderno fue la migración de las definiciones de unidades a términos de constantes físicas de la naturaleza.

En 1967, en la 13.ª CGPM, el grado Kelvin ( °K ) pasó a llamarse "kelvin" (K). ^{[ 86 ]}

Astrónomos del Observatorio Naval de los Estados Unidos (USNO) y del Laboratorio Nacional de Física determinaron una relación entre la frecuencia de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133 y la velocidad estimada de rotación de la Tierra en 1900. Su definición atómica del segundo fue adoptada en 1968 por la 13.ª CGPM.

En 1975, cuando el segundo se definió en términos de un fenómeno físico en lugar de la rotación de la Tierra, la CGPM autorizó al CIPM a investigar el uso de la velocidad de la luz como base para la definición del metro. Esta propuesta fue aceptada en 1983. ^{[ 87 ]}

La definición de candela resultó difícil de implementar, por lo que, en 1979, la definición fue revisada y la referencia a la fuente de radiación fue reemplazada por la definición de la candela en términos de la potencia de una frecuencia específica de luz visible monocromática de color amarillo verdoso, ^{[ 36 ] : 115} que está cerca de la frecuencia donde el ojo humano, cuando está adaptado a condiciones brillantes, tiene mayor sensibilidad.

Tras la redefinición del metro en 1960, el kilogramo siguió siendo la única unidad base del SI definida por un objeto físico. Durante los años siguientes, se perfeccionaron las definiciones de las unidades base y, en particular, la puesta en práctica ^{[ 89 ]} para materializar dichas definiciones.

La tercera recalibración periódica realizada en 1988-1989 reveló que la diferencia promedio entre el IPK y la línea base ajustada para los prototipos nacionales era de 50  μg; en 1889, la línea base de los prototipos nacionales se había ajustado de manera que la diferencia fuera cero. Dado que el IPK es el kilogramo definitivo, no hay forma de determinar si el IPK había estado perdiendo masa o si los prototipos nacionales habían estado ganando masa. ^{[ 88 ]}

Durante el transcurso del siglo, los diversos prototipos nacionales del kilogramo fueron recalibrados con respecto al prototipo internacional del kilogramo (PIK) y, por lo tanto, entre sí. Las desviaciones iniciales de los valores de partida de 1889 de los prototipos nacionales con respecto al PIK fueron anuladas, ^{[ 88 ]} y cualquier cambio de masa posterior se realizó con respecto al PIK.

Se propusieron varias alternativas para el IPK.

Desde principios de la década de 1990, el Proyecto Internacional Avogadro trabajó en la creación de una esfera de 1  kg y 94  mm de diámetro, hecha de un cristal uniforme de silicio-28, con la intención de poder reemplazar el IPK con un objeto físico que fuera reproducible con precisión a partir de una especificación exacta. Debido a su construcción precisa, es probable que la esfera del Proyecto Avogadro sea el objeto esférico más preciso jamás creado por el ser humano. ^{[ 90 ]}

Otros grupos trabajaron en conceptos como la creación de una masa de referencia mediante la electrodeposición precisa de átomos de oro o bismuto, y la definición del kilogramo en términos del amperio , relacionándolo con las fuerzas generadas por la repulsión electromagnética de las corrientes eléctricas.

Finalmente, las opciones se redujeron al uso de la balanza de Kibble y la esfera del Proyecto Avogadro Internacional.

En definitiva, se decidió no crear ningún sustituto físico para el IPK, sino definir todas las unidades del SI asignando valores precisos a una serie de constantes físicas que previamente se habían medido en función de las definiciones de unidades anteriores.