Casi todo el mundo sabe eso de que la velocidad de la luz son aproximadamente 300000km/s. Algunos menos dicen que eso se averiguó en un experimento hace mucho tiempo. Un experimento de unos tales Michelson y Morley con unos espejos separados entre sí (realmente eran lo que posteriormente se llamarían interferómetros).
Dado que esos experimentos (pues realmente fueron varios) se realizaron en 1881 y 1887, no me parece a mí que con la tecnología de la época fueran capaces de medir semejante velocidad. Es más, esos experimentos trataban de medir las propiedades de algo que realmente era inexistente: El éter luminífero.
Esto nos vale para mostrar la inutilidad de las explicaciones ad hoc y la importancia de analizar correctamente los resultados de los experimentos. Porque muchas veces los científicos no tratan de describir la realidad, sino de adaptarla a sus ideas. De ahí los razonamientos ad hoc, caracterizados por tener que ser cada vez más complejas para poder ser explicar la realidad.
El caso es que en esa época se pensaba que la luz era una onda (nada se sabía de los posteriores fotones) y que su comportamiento experimental era debido a la existencia en todo el universo de una sustancia inerte (física y químicamente) que permitía la transmisión de esas ondas luminosas: El éter luminífero.
El objetivo real de los experimentos de Morley y Michelson era determinar el movimiento relativo de la Tierra con respecto a ese éter luminífero, que tendría su propio movimiento. Es decir, que los experimentos se diseñaron para demostrar que la Tierra tendría una velocidad de desplazamiento diferente según fuera en la misma o en distinta dirección que el éter.
Pero esta historia empezó antes, a principios del siglo XIX con otros experimentos realizados por Thomas Young y Augustin de Fresnel para mostrar la naturaleza ondulatoria de la luz. Y se suponía que lo mismo que las ondas sonoras, las luminosas también precisarían un medio físico de transmisión, por el cual la luz se movería sin ningún tipo de perturbación. ¿Por qué? Pues, y ya empezamos con los razonamientos ad hoc, era la única manera que encontraron de explicar un fenómeno físico descubierto el siglo anterior por James Bradly: Las aberraciones estelares. Este fenómeno es el desplazamiento aparente de las estrellas de su posición real debido a las diferentes velocidades de la propia estrella (objeto a observar) y de la Tierra (donde está el observador). Para adaptar este fenómeno real a la idea del éter luminífero, la Tierra debía moverse por ese éter sin perturbarlo.
Dado que esos experimentos (pues realmente fueron varios) se realizaron en 1881 y 1887, no me parece a mí que con la tecnología de la época fueran capaces de medir semejante velocidad. Es más, esos experimentos trataban de medir las propiedades de algo que realmente era inexistente: El éter luminífero.
Esto nos vale para mostrar la inutilidad de las explicaciones ad hoc y la importancia de analizar correctamente los resultados de los experimentos. Porque muchas veces los científicos no tratan de describir la realidad, sino de adaptarla a sus ideas. De ahí los razonamientos ad hoc, caracterizados por tener que ser cada vez más complejas para poder ser explicar la realidad.
El caso es que en esa época se pensaba que la luz era una onda (nada se sabía de los posteriores fotones) y que su comportamiento experimental era debido a la existencia en todo el universo de una sustancia inerte (física y químicamente) que permitía la transmisión de esas ondas luminosas: El éter luminífero.
El objetivo real de los experimentos de Morley y Michelson era determinar el movimiento relativo de la Tierra con respecto a ese éter luminífero, que tendría su propio movimiento. Es decir, que los experimentos se diseñaron para demostrar que la Tierra tendría una velocidad de desplazamiento diferente según fuera en la misma o en distinta dirección que el éter.
Pero esta historia empezó antes, a principios del siglo XIX con otros experimentos realizados por Thomas Young y Augustin de Fresnel para mostrar la naturaleza ondulatoria de la luz. Y se suponía que lo mismo que las ondas sonoras, las luminosas también precisarían un medio físico de transmisión, por el cual la luz se movería sin ningún tipo de perturbación. ¿Por qué? Pues, y ya empezamos con los razonamientos ad hoc, era la única manera que encontraron de explicar un fenómeno físico descubierto el siglo anterior por James Bradly: Las aberraciones estelares. Este fenómeno es el desplazamiento aparente de las estrellas de su posición real debido a las diferentes velocidades de la propia estrella (objeto a observar) y de la Tierra (donde está el observador). Para adaptar este fenómeno real a la idea del éter luminífero, la Tierra debía moverse por ese éter sin perturbarlo.
Pero había que demostrar esa afirmación. Y quien primero lo intentó fue Dominique François Arago en 1810. Para ello supuso que la velocidad de la luz (c) era constante en ese éter y la única manera de medirla era si el sistema de medida estaba estático con respecto a ese éter. Entonces, la luz de una estrella tendría una velocidad c aumentada o disminuida según la velocidad (v) de la propia Tierra acercándose (c+v) o alejándose (c-v) a esa estrella. Ya por entonces se sabía que un rayo de luz se difractaba de diferente forma según su velocidad (lo que se observaba cuando la luz pasaba del aire al agua, por ejemplo), por lo que Arago quiso observar ese fenómeno con la luz proveniente de diferentes estrellas (que según la idea del éter luminífero, tendrían diferentes velocidades).
El caso es que no había esa difracción. Por tanto, ¿se rechazó la idea del éter? Pues no. Se buscaron nuevos razonamientos ad hoc. Y así, se "dedujo" que ese éter tendría una cuasi-estática justo alrededor de la Tierra.
El caso es que no había esa difracción. Por tanto, ¿se rechazó la idea del éter? Pues no. Se buscaron nuevos razonamientos ad hoc. Y así, se "dedujo" que ese éter tendría una cuasi-estática justo alrededor de la Tierra.
Así que tocaba "ajustar" las ideas de Young con los resultados experimentales de Arago, cosa que hizo Fresnel complicando el asunto con el "agarre parcial del éter luminífero". El asunto era que los cuerpos transparentes retendrían parte del éter proporcionalmente al cuadrado de su índice de refracción, por lo que así se "explicaría" la variación de la velocidad de la luz lo suficiente como para que los instrumentos de Arago no pudieran detectar el movimiento relativo de la Tierra con respecto al éter. Pero el resto del éter universal seguía imperturbado e imperturbable. Efectivamente, la "explicación" cada vez era más compleja.
En cualquier caso, la idea básica permanecía así inalterada: Debía ser posible medir la velocidad de la Tierra con respecto al éter (que, recordemos, no existe realmente, pero esa explicación sencilla no era tenida en cuenta). Incluso un genio como Maxwell lo creía (en 1878, un año antes de su muerte), y consideraba que sólo se precisaban instrumentos más precisos y sensibles. Y como un tío importante como Maxwell creía en ello fue por lo que Albert Michelson quiso conseguir medirla en 1881.
Para ello buscó esos instrumentos más precisos y sensibles, que se basaban en la interferencia óptica (lo que luego se llamó interferómetro). Ese aparato descomponía un haz coherente de luz en dos haces perpendiculares entre sí que mediante espejos se volvían a combinar y el nuevo haz recombinado se dirigía a un telescopio en el que, dado que se esperaba que los dos haces tuviesen diferente velocidad (y siendo ondas), generarían zonas de luz (donde los dos haces estuvieran en fase) alternadas con zonas oscuras (donde los haces estuvieran en contra-fase): Es decir, se obtendría un patrón de franjas de interferencias. Si ese patrón de interferencias se ajustaba con el centro del telescopio, se podría medir el desplazamiento del patrón debido al movimiento relativo de la Tierra con respecto a esa capa estática de éter luminífero cuando el interferómetro se pusiese a girar (movimiento relativo entre el equipo de medida y el objeto a medir, la Tierra).
El problema es que no había manera de que el patrón se desplazase del centro del telescopio. Así que, correctamente, dedujo que las ideas de Young y Fresnel sobre ese éter no eran correctas (no que no existiese). Una respuesta correcta, aunque inexacta. Porque la ciencia no funciona así. No se puede acertar de suerte. Efectivamente, la respuesta era la correcta, pero no por lo que él creía. Ese primer experimento no dio el resultado esperado porque estaba mal diseñado: Los cálculos teóricos decían que ese desplazamiento tenía que ser mayor del realmente correcto (como demostraron Alfred Potier y Hendrik Lorentz). Es decir, que el equipo todavía no era lo suficientemente preciso y sensible.
Por eso el experimento se repitió en 1887 (ya con Edward Morley junto a Michelson), con un interferómetro 10 veces mejor y en condiciones más controladas (todo el conjunto se hizo flotar en mercurio líquido para aislarlo de posibles vibraciones durante la rotación).... con el mismo resultado que en 1881!
En cualquier caso, la idea básica permanecía así inalterada: Debía ser posible medir la velocidad de la Tierra con respecto al éter (que, recordemos, no existe realmente, pero esa explicación sencilla no era tenida en cuenta). Incluso un genio como Maxwell lo creía (en 1878, un año antes de su muerte), y consideraba que sólo se precisaban instrumentos más precisos y sensibles. Y como un tío importante como Maxwell creía en ello fue por lo que Albert Michelson quiso conseguir medirla en 1881.
Para ello buscó esos instrumentos más precisos y sensibles, que se basaban en la interferencia óptica (lo que luego se llamó interferómetro). Ese aparato descomponía un haz coherente de luz en dos haces perpendiculares entre sí que mediante espejos se volvían a combinar y el nuevo haz recombinado se dirigía a un telescopio en el que, dado que se esperaba que los dos haces tuviesen diferente velocidad (y siendo ondas), generarían zonas de luz (donde los dos haces estuvieran en fase) alternadas con zonas oscuras (donde los haces estuvieran en contra-fase): Es decir, se obtendría un patrón de franjas de interferencias. Si ese patrón de interferencias se ajustaba con el centro del telescopio, se podría medir el desplazamiento del patrón debido al movimiento relativo de la Tierra con respecto a esa capa estática de éter luminífero cuando el interferómetro se pusiese a girar (movimiento relativo entre el equipo de medida y el objeto a medir, la Tierra).
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El problema es que no había manera de que el patrón se desplazase del centro del telescopio. Así que, correctamente, dedujo que las ideas de Young y Fresnel sobre ese éter no eran correctas (no que no existiese). Una respuesta correcta, aunque inexacta. Porque la ciencia no funciona así. No se puede acertar de suerte. Efectivamente, la respuesta era la correcta, pero no por lo que él creía. Ese primer experimento no dio el resultado esperado porque estaba mal diseñado: Los cálculos teóricos decían que ese desplazamiento tenía que ser mayor del realmente correcto (como demostraron Alfred Potier y Hendrik Lorentz). Es decir, que el equipo todavía no era lo suficientemente preciso y sensible.
Por eso el experimento se repitió en 1887 (ya con Edward Morley junto a Michelson), con un interferómetro 10 veces mejor y en condiciones más controladas (todo el conjunto se hizo flotar en mercurio líquido para aislarlo de posibles vibraciones durante la rotación).... con el mismo resultado que en 1881!
Pues obtener otra vez el mismo resultado negativo tampoco les hizo cambiar sus ideas sobre el éter (ni tan siquiera lo usaron para validar el concepto de que la velocidad de la luz es prácticamente constante). Así de aceptada estaba esa idea. Por tanto, hubo que seguir buscando razonamientos ad hoc. Uno de ellos fue hacer más complicada la ya compleja idea del "agarre parcial del éter lumínico" por parte de George Stokes: Ahora el éter estaba completamente quieto alrededor de la Tierra. En cualquier caso, los cálculo de Stokes tampoco estaban bien (otra vez gracias a Lorentz) y nuevos experimentos con discos moviéndose muy rápido seguían sin mostrar ese "agarre" (gracias a Oliver Lodge).
Más éxito tuvo el intento de George Fitzgerald y el propio Lorentz (aunque por separado, pues él lo relacionaba con su propia teoría sobre los electrones). Ambos siguieron complicando los razonamientos ad hoc con la hipótesis de la contracción: El experimento no daba el resultado esperado porque el interferómetro, al rotar el en éter luminífero, se contraía al igual que una carga eléctrica que se mueve también contrae su campo electromagnético (un fenómeno, este sí, real observado por Olivier Geaviside). Según Fitzgeral, el interferómetro estaría formado por partículas unidas electromagnéticamente entre sí, por lo que ya tendríamos cargas eléctricas moviéndose igual que en el experimento de Heaviside. Hala, ya había "explicación" para el resultado negativo del experimento de Michelson y Morley. Y además también explicaría porqué la velocidad de la luz aparentemente era constante.
Nuevamente todo se reducía a encontrar un instrumento mejor, esta vez, que no se "encogiese" al girar. Poco importaba que mejores instrumentos dieran el mismo resultado negativo, incluso ya en los años 1920. Años en los que ya se conocía la verdadera respuesta, planteada por un tal Albert Einstein en 1905 con su teoría especial de la relatividad (recordemos que luego vendría la teoría general de la relatividad), que era una explicación mucho más sencilla: La velocidad de la luz es constante y el experimento de Michelson y Morley daba el resultado correcto, pero porque no podía dar otro ya que no existe nada parecido al éter luminífero.
Pero no todo fue en vano. El interferómetro permitió medir con una precisión nunca antes conseguida valores de la constante gravitacional, índices de refracción, espesores de películas muy finas, coeficientes de expansión, lineas espectrográficas, la famosa aberración estelar..., incluso se usó para la definición de metro (en base a la característica ondulatoria de la luz.
Y estos experimentos pusieron de manifiesto nuevamente la potencia del método científico. Por mucho que nos empeñemos en "razonar" ad hoc, siempre hay que correlacionar correctamente los echos experimentales con las teorías. Y que las explicaciones cada vez más complejas suelen terminar siendo, como mínimo, parciales o finalmente incorrectas. Por muy importantes que sean sus defensores.
Más éxito tuvo el intento de George Fitzgerald y el propio Lorentz (aunque por separado, pues él lo relacionaba con su propia teoría sobre los electrones). Ambos siguieron complicando los razonamientos ad hoc con la hipótesis de la contracción: El experimento no daba el resultado esperado porque el interferómetro, al rotar el en éter luminífero, se contraía al igual que una carga eléctrica que se mueve también contrae su campo electromagnético (un fenómeno, este sí, real observado por Olivier Geaviside). Según Fitzgeral, el interferómetro estaría formado por partículas unidas electromagnéticamente entre sí, por lo que ya tendríamos cargas eléctricas moviéndose igual que en el experimento de Heaviside. Hala, ya había "explicación" para el resultado negativo del experimento de Michelson y Morley. Y además también explicaría porqué la velocidad de la luz aparentemente era constante.
Nuevamente todo se reducía a encontrar un instrumento mejor, esta vez, que no se "encogiese" al girar. Poco importaba que mejores instrumentos dieran el mismo resultado negativo, incluso ya en los años 1920. Años en los que ya se conocía la verdadera respuesta, planteada por un tal Albert Einstein en 1905 con su teoría especial de la relatividad (recordemos que luego vendría la teoría general de la relatividad), que era una explicación mucho más sencilla: La velocidad de la luz es constante y el experimento de Michelson y Morley daba el resultado correcto, pero porque no podía dar otro ya que no existe nada parecido al éter luminífero.
Pero no todo fue en vano. El interferómetro permitió medir con una precisión nunca antes conseguida valores de la constante gravitacional, índices de refracción, espesores de películas muy finas, coeficientes de expansión, lineas espectrográficas, la famosa aberración estelar..., incluso se usó para la definición de metro (en base a la característica ondulatoria de la luz.
Y estos experimentos pusieron de manifiesto nuevamente la potencia del método científico. Por mucho que nos empeñemos en "razonar" ad hoc, siempre hay que correlacionar correctamente los echos experimentales con las teorías. Y que las explicaciones cada vez más complejas suelen terminar siendo, como mínimo, parciales o finalmente incorrectas. Por muy importantes que sean sus defensores.
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