A principios del siglo XX corrían vientos de éter. Esta frase, lejos de ser poesía, define una de las posturas de la física de aquella época. Hasta que el joven Albert Einstein, que trabajaba en una oficina de patentes, eliminó tales vientos con una jugada magistral un día de septiembre de 1905. De eso han pasado 100 años (para un observador situado en la Tierra).
El 27 de septiembre de aquel año aparecía en Annalen der Physik un artículo de Einstein (era el tercero que escribía tras uno sobre el efecto fotoelectrico y otro sobre el movimiento browniano) sobre la relatividad especial. Y aún en 1905 le siguío un cuarto en el que apareció por primera vez la relación entre masa y energía, E=mc^2. En ellos, partiendo de unos postulados muy sencillos, aunque desarrollando una matemática muy compleja -que, por supuesto, no está a mi alcance- logró elaborar una teoría que define el comportamiento del universo de una manera mucho más ajustada de lo que hacía la mecánica Newtoniana. Vamos a intentar hacer cuatro pinceladas sobre eso intentando que no se note demasiado que en el fondo mi pobre alma de biólogo se pierde en la página 3. Espero no resultar excesivamente pesado.
Para empezar, veamos lo que era el "viento de eter". Por aquel entonces se aceptaba que la velocidad de la luz era c, una constante. Se sabía, también, que la luz, como onda ha de viajar en un sustrato. Para el sonido, este sustrato es el aire, el agua, el metal o aquel material por el que se propague. La velocidad del sonido cambia dependiendo del material. Y en el vacio, no hay sonido (sí, señores, los grandes sonidos de explosiones espaciales de naves de ciencia-ficción son eso: ficción). La propagación de una onda en el aire, por ejemplo, se produce porque los átomos vibran y al hacerlo chocan con los colindantes, a su vez estos chocan con los siguientes. Eso es lo que produce la propagación de la onda.
¿En qué sustrato corre la luz?
No es en el aire, porque en el espacio no hay...
Bien, en aquella época se aceptaba que debía existir un sustrato, en el que la luz se propagaba, y que era, hasta el momento, intangible para la ciencia. Se le dio el nombre de "éter".
Michelson y Morley intentaron evidenciar la existencia del éter con un experimento cuyo fracaso probablemente llevó al desarrollo de la teoría de la relatividad.
El planteamiento es el siguiente (para mentes por debajo de la de Einstein, como la mía):
Usted emite un sonido que se propaga por el aire a, digamos a 340 m/s. Cuando transcurra un segundo la onda estará a 340 metros de usted. Fácil hasta aquí.
Si usted emite el sonido viajando en un avión que viaja digamos a 300 m/s. Al cabo de un segundo la onda estará a 40 metros de usted, ya que durante ese segundo ha perseguido la onda a 300 m/s. La velocidad observada del sonido, para usted es de 40 m/s.
Esto ocurre porque el aire (el medio de propagación de la onda) no viaja a esa velocidad, está quieto. No ocurre lo mismo, por tanto, dentro del avión. Si emite el sonido allá dentro, este viaja
dentro del avión, y el aire de su interior también viaja a la velocidad del avión.
En aquella época se supuso que si el éter no viajaba con la Tierra (igual que el aire del exterior del avión no viaja con él) se podría intentar detectar diferencias en la velocidad de la luz dependiendo de si viaja en la misma dirección que la tierra o en contra. Este fue el experimento de Michelson-Morley, y lo repitieron varias veces mejorando la técnica para estar seguros de que eran capaces de detectar las fracciones de nanosegundo que esperaban como resultado. Pueden ver una simulación
aquí. En ella hay una pequeña animación y pueden elegir la velocidad del eter que representa la velocidad a la que la Tierra viajaría en él. El viento del éter se suponía algo análogo al viento que uno experimenta al sacar la cabeza por la ventana viajando en coche, aunque no haya nada de viento. Sólo es la velocidad del coche la que causa el viento. Y solo debía ser la velocidad de la Tierra la que causase un viento de eter. Ya les adelanto que el resultado fue negativo. La velocidad del viento de éter detectada por Michelson y Morley fue siempre 0.
Y en breve más...
