A Medida de Todas as Coisas - Ep. 1 (Documentário-2013)

Key Concepts

• Medição: Processo de quantificar e impor ordem ao mundo através de unidades padronizadas.
• Padronização: Estabelecimento de medidas uniformes para facilitar o comércio, a ciência e a tecnologia.
• Metro: Unidade de comprimento fundamental no Sistema Internacional de Unidades (SI), originalmente definida como uma fração da distância entre o Polo Norte e o Equador, e posteriormente redefinida com base na velocidade da luz.
• Segundo: Unidade de tempo fundamental no SI, originalmente baseada na rotação da Terra, e posteriormente redefinida com base na frequência de transição do átomo de Césio.
• Relógio Atômico: Relógio de alta precisão que utiliza a frequência de transição de átomos para medir o tempo.
• Velocidade da Luz: Constante fundamental da natureza que relaciona distância e tempo, utilizada para redefinir o metro.
• Rastreabilidade: Capacidade de relacionar uma medição a um padrão de referência, garantindo a sua precisão e confiabilidade.
• Metrologia: Ciência da medição, que busca aprimorar a precisão e a confiabilidade das medidas.

A Busca pela Precisão na Medição

Introdução: A Necessidade Humana de Medir

• O vídeo começa destacando a importância da medição na vida moderna, exemplificada pelo Big Ben, que por mais de 150 anos forneceu a hora correta para Londres.
• A busca por precisão extrema na medição é apresentada, mencionando relógios que perdem apenas um segundo em 138 milhões de anos e planos para relógios ainda mais precisos.
• A necessidade de quantificar e medir é atribuída ao desejo humano de impor ordem ao mundo.

As Primeiras Tentativas de Medição do Tempo

• Caverna de Lascaux: As pinturas rupestres na caverna de Lascaux, datadas de 17.000 anos atrás, são apresentadas como uma das primeiras tentativas de medir o tempo, com padrões de pontos representando semanas e fases da lua.
  • O Dr. Michael Rappengluck interpreta os pontos como um calendário gigante, marcando semanas (fases da lua) e estações do ano.
  • Os animais nas pinturas representam o equinócio do outono (veado) e a primavera (cavalo/égua grávida), indicando um sistema sofisticado para prever eventos e se preparar para a caça e a agricultura.
• Egito Antigo: Os egípcios desenvolveram métodos mais precisos de medição do tempo, utilizando relógios de sol e clepsidras (relógios de água).
  • Relógio de Sol: Dividiram o dia em 12 unidades iguais, observando a mudança na duração da sombra.
  • Clepsidra: Mediam o tempo durante a noite, utilizando um balde com um furo e linhas marcadas para calcular o tempo decorrido.
  • A escolha de 12 horas para o dia e a noite está relacionada à importância dos números 12 e 60 no comércio do Oriente Médio, devido à sua alta divisibilidade.

Padronização de Medidas no Egito Antigo

• A necessidade de medir a distância com precisão surgiu devido às inundações do Nilo, que apagavam as divisas das terras dos fazendeiros.
• O cúbito foi estabelecido como uma medida de comprimento confiável e uniforme, baseado na distância do cotovelo do faraó até a ponta do dedo médio.
• A Grande Pirâmide de Quéops é citada como um exemplo da precisão alcançada pelos egípcios, com suas dimensões (440 cúbitos de lado e 280 cúbitos de altura) meticulosamente alinhadas e medidas.
• A padronização do cúbito era mantida através de comparações regulares com o cúbito real de granito, guardado pelo agrimensor real, com punição de morte para quem não mantivesse a precisão.

A Luta pela Padronização na Europa

• A falta de padronização de medidas era um problema na Europa, com diferentes sistemas de medidas baseados em partes do corpo dos governantes, levando ao caos e à fraude.
• Na França, antes da Revolução Francesa, existiam mais de 250 pesos e medidas diferentes, dificultando o comércio e a construção.
• A Academia Francesa de Ciências decidiu criar um sistema de medição baseado em algo permanente e imutável: a Terra.
• O metro foi definido como a décima milionésima parte da distância entre o Polo Norte e o Equador.
• Pierre Méchain e Jean-Baptiste Delambre foram encarregados de medir a distância entre Dunkirk e Barcelona para calcular o comprimento do metro.
• Apesar dos contratempos durante a Revolução Francesa, eles conseguiram medir a distância com precisão, e o protótipo da barra do metro foi feito em platina em 1799.

A Convenção do Metro e a Metrologia

• Em 1875, a Convenção do Metro foi assinada, e cópias do metro foram enviadas para todo o mundo, marcando o início de um sistema global de precisão e exatidão.
• O Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) foi criado para administrar os pesos e medidas internacionais.
• A metrologia, a ciência da medição, surgiu para estudar e refinar a medição.

A Evolução da Medição do Tempo

• O relógio de sol, embora amplamente utilizado, tinha limitações devido à variação da sombra ao longo do ano.
• O astrônomo grego Hiparco percebeu a duração igual do dia e da noite nos equinócios, o que poderia fornecer um padrão para estabelecer uma duração fixa da hora.
• A invenção do relógio mecânico no século XIV marcou uma mudança significativa na medição do tempo.
  • O relógio da Catedral de Salisbury, datado de 1386, é considerado o mais antigo relógio mecânico remanescente no mundo.
  • Os relógios mecânicos permitiram dividir o dia em unidades menores, como minutos e segundos, inspirados nas divisões de Ptolomeu.
• A necessidade de horários precisos nas estações ferroviárias levou à adoção de uma Hora Nacional, liderada por Sir George Airy no Observatório de Greenwich.
• Em 1884, a Hora de Greenwich foi adotada universalmente como a base para um novo sistema de fusos horários internacionais.
• John Henry Belville vendia a hora certa para relojoeiros e comerciantes, demonstrando a importância da pontualidade para os negócios.

A Padronização nos Estados Unidos e a Era Moderna

• O incêndio em Baltimore em 1904, onde mangueiras de diferentes cidades não se encaixavam nos hidrantes, destacou a necessidade de padronização nos Estados Unidos.
• A campanha do NIST (National Institute of Standards and Technology) impulsionou a padronização, e industrialistas como Henry Ford perceberam os benefícios da exatidão para a produção em massa.
• A era moderna exigia pontualidade da mão de obra, e a padronização permitiu a produção rápida e econômica de milhões de peças idênticas.

A Era Quântica e a Redefinição do Metro

• A Guerra Fria e a corrida armamentista impulsionaram a busca por maior precisão na medição do comprimento.
• James Clerk Maxwell sugeriu que as constantes universais, como o comprimento de onda da luz, poderiam conter a chave para uma medição mais precisa.
• Albert Michelson construiu interferômetros para medir o comprimento de onda da luz, abrindo caminho para a redefinição do metro.
• Em 1960, o metro foi redefinido em relação ao número de comprimentos de onda da luz irradiada por uma lâmpada especial de criptônio.

O Laser e a Medição da Distância da Lua

• O laser, inventado por Theodore Maiman, permitiu medir distâncias com uma precisão incrível.
• Os astronautas da Apollo 11 deixaram um espelho na superfície da Lua, permitindo que os cientistas calculassem a distância da Lua com uma precisão de 3 cm.

O Relógio Atômico e a Redefinição do Segundo

• Louis Essen, no Laboratório Nacional de Física do Reino Unido, criou o primeiro relógio atômico funcionando no mundo, o Césio 1.
• O segundo foi redefinido com base na frequência de transição do átomo de Césio, um movimento imutável e fundamental por todo o universo.
• O CSF2, a última encarnação do relógio atômico de Essen, varia apenas 1 segundo a cada 138 milhões de anos.

A Velocidade da Luz e a Interconexão de Tempo e Distância

• Em 1983, a velocidade da luz foi medida com precisão por relógios atômicos, permitindo que o metro fosse definido pela distância que a luz viaja em uma fração de segundo.
• Tempo e distância foram reunidos por uma das constantes mais fundamentais da natureza: a velocidade da luz.

O Futuro da Medição

• A busca por relógios ainda mais precisos continua, com o objetivo de criar relógios que percam apenas um segundo na existência do universo.
• A medição tem o poder de transformar o mundo, impulsionando avanços tecnológicos e mudando a forma como vivemos.

Conclusão

• A história da medição moldou e mudou a história da humanidade, desde a divisão do ano em estações até a globalização da indústria.
• A busca por precisão continua, impulsionando a inovação e transformando o mundo.

Próximo Programa

• O próximo programa abordará o problema da medição do quilograma e a busca por um substituto para o artefato do século XIX que está perdendo peso.