Se dice que el libro La Evolución de la Física (también titulado en algunas ediciones La Física Aventura del Pensamiento) fue escrito por Leopold Infield, y que Albert Einstein incluyó su nombre para ayudar a su amigo que estaba pasando por épocas difíciles. Sin embargo, este no es el mito de esta ocasión, en el libro mencionado utilizan como recurso didáctico, un diálogo entre un seguidor de Newton (N) y uno de Huygens (H), para establecer las diferencias de los diferentes modelos para explicar la naturaleza de la luz, la corpuscular, sugerida por Newton quien había propuesto que la luz consiste en pequeñas partículas emitidas a muy alta velocidad por un objeto caliente, que rebotaban en otros objetos y luego eran detectadas por nuestros ojos, y la ondulatoria, defendida por Huygens, quien proponía que la luz debería ser un fenómeno como el sonido, una transferencia de energía en forma de onda.
En una parte del diálogo se menciona:
N. — En la teoría corpuscular, la velocidad de la luz tiene un significado concreto. Es la velocidad con que se propagan los corpúsculos en el vacío. ¿Cuál es la interpretación de dicha velocidad en la teoría ondulatoria?
H. — Significa, naturalmente, la velocidad de la onda luminosa. Toda onda conocida se propaga con una determinada velocidad y lo mismo ocurre con una onda luminosa.
N. — Esto no es tan simple como parece. Las ondas sonoras se propagan en el aire, las olas oceánicas en el agua. Toda onda requiere un medio material a través del cual se propague. Pero la luz atraviesa el vacío, en el cual el sonido no se propaga. Admitir una onda en el vacío es realmente no admitir onda alguna.
H. — Sí, esto es una dificultad, aunque no nueva para mí. Mi maestro pensó detenidamente este asunto y decidió que la única salida es admitir la existencia de una sustancia —el éter—, que es un medio transparente y ubicuo. El Universo está, por decirlo así, sumergido en el éter. Si nos decidimos por la introducción de este concepto, todo resultará claro y convincente.
En esta época, siglo XVII, parecía razonable considerar a la luz como ondulaciones en un medio elástico, llamado éter, extendido por todo el universo. De esta manera se explicaba que nos llegara la luz de Sol y de las estrellas.
Si el espacio estaba lleno de éter, entonces la Tierra, el Sol y las otras estrellas, se moverían a través de él. Desde nuestro punto de vista, en la Tierra, parecería que el éter se mueve con respecto a nosotros. Para detectar este movimiento se diseñó uno de los experimentos más famosos de la historia de la ciencia, el interferómetro de Albert Michelson y Edward Morley que se utilizó en 1887 con resultados asombrosos: no detectaron nada.
Michelson era uno de los mejores físicos experimentales y ya era famoso por haber medido la velocidad de la luz. Para observar el movimiento de la Tierra Michelson y Morley utilizaron un par de haces de luz formados por un espejo semi-aluminizado (ver figura). Un haz paralelo a la corriente de éter (marcado con la flecha) es dirigido hacia el espejo semi-aluminizado, que deja pasar parte del haz y otra parte la refleja, generando dos haces, uno que continua en la misma trayectoria del haz inicial, mientras que el otro es desviado en dirección perpendicular a la corriente. Ambos son reflejados en otros dos espejos (A y B) colocados perpendicularmente, y terminan su trayectoria en la misma pantalla de observación. Se incluye una placa de cristal transparente para asegurar que ambos haces atraviesan el mismo grosor de aire y cristal. Si los tiempos de tránsito de los dos haces son idénticos, llegarán a la pantalla en fase e interferirán constructivamente. Mientras que una corriente de éter provocaría una diferencia en el tiempo que les toma a los dos haces recorrer sus trayectorias, provocando que lleguen desfasados y por lo tanto generando una interferencia negativa.
Este experimento era suficientemente sensible para medir el desplazamiento provocado por la corriente de éter, sin embargo, para sorpresa de muchos y como ya mencionamos antes, no se encontró nada.
El movimiento del éter era un vestigio de los días previos a que las ondas de luz fuesen reconocidas como electromagnéticas, pero nadie, en ese tiempo, parecía desear descartar la idea que la luz se propaga relativa a algún tipo de sistema de referencia universal. Esto se debía a, como menciona Arthur Beiser en su libro Conceptos de Física Moderna, que se trataba de una idea respetada.
Este resultado, aparentemente negativo, mostró no sólo que el éter no existía, sino que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, lo que no se cumple para ondas que necesitan un medio de propagación. Einstein llegaría para poner todo en orden.
Mayor información:
La Evolución de la Física
Leopold Infeld y Albert Einstein
Biblioteca Científica Salvat
El Tao de la Física
Fritjof Capra
Editorial Sirio
Conceptos de Física Moderna
Arthur Beiser
McGraw-Hill
Una buena simulación del experimento de Michelson y Morley se encuentra en:
http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/flashlets/mmexpt6.htm
* INAOE [email protected]
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