Experimento Michelson y Morley es el más famoso de la historia

A veces, aprendemos más de nuestros errores que de nuestros éxitos. Hoy hablaremos del experimento más famoso de la historia de la Física y fue un fracaso. Nos referimos al experimento de Michelson y Morley. Se suponía que iba a revolucionar el mundo de la física y lo haría, pero no de la forma planeada.

Física del siglo XIX y el éter

A comienzos del siglo XIX, los científicos no se ponían de acuerdo si la luz era una onda o una partícula. Aparentemente en 1801, un físico llamado Thomas Young resolvió el debate de una vez por todas con el famoso experimento de doble rendija. Al iluminar una luz a través de dos rendijas cortadas en una tarjeta dirigida a una pared, Young produjo un patrón de barras oscuras y claras con forma de código de barras. Si la fuente de luz simplemente estuviera produciendo una corriente de partículas, habría dado lugar a dos parches con forma de rendija. El patrón era una clara indicación de que las ondas se estaban extendiendo e interfiriendo entre sí.

Pero eso planteaba un problema, ya que todas las olas conocidas (sonido, agua, multitudes en el estadio) necesitaban algún tipo de medio para que las agitaran. Como la luz claramente viaja a la Tierra desde el sol, sin mencionar las estrellas y los planetas, los físicos determinaron que debe haber alguna sustancia que impregne el universo. Llamaron a esta sustancia “éter” y decidieron que tenía ciertas propiedades extrañas. Afirmaban que era algo que podría encontrarse en todas partes, pero que no interactuaría con la materia física en absoluto. Para 1887, físicos como Albert Michelson y Edward Morley estaban convencidos que el éter solo llevaba ondas de luz, y se propusieron diseñar un experimento que lo mediría de una vez por todas.

Albert Abraham Michelson

Para entender el experimento de Michelson y Morley, debemos entender el “viento” del éter. Piense en la Tierra como un auto conduciendo en un día. Incluso si no sopla el viento, si sacas la mano por la ventana, sentirás una brisa potente. De manera similar, el éter debería fluir sobre la superficie del planeta a una velocidad aproximadamente igual a la velocidad de la Tierra que viaja a través del espacio.

Ejemplo

Para ilustrar el experimento, imagine a dos nadadores bañándose en un río que mide 100 pies de ancho y fluye a una velocidad de 3 pies por segundo. Ambos nadadores tienen una velocidad de 5 pies por segundo. El primero, Jacques, nada aguas arriba de 100 pies, luego se da la vuelta y nada de nuevo aguas abajo otros 100 pies. Debido a que va en contra de la corriente en la primera vuelta, solo va a 2 pies por segundo, pero lo compensa en el camino de regreso viajando con la corriente para ir a 8 pies por segundo. Eso significa que hace los primeros 100 pies en 50 segundos y los segundos 100 pies en solo 12.5 segundos para un total de 62.5 segundos.

La segunda nadadora, Sylvia, viaja directamente a través del río, inclinándose para nadar para dar cuenta del flujo del río, luego se da vuelta y nada hasta su punto de partida. A diferencia de Jacques, su ritmo se mantendrá estable – la matemática se sacude a 4 pies por segundo. Por lo tanto, le toma 25 segundos hacer ambos viajes de 100 pies, por un total de 50 segundos. Sylvia gana.

Experimento Michelson y Morley

Lo mismo debería ser cierto de la luz que viaja a través del éter. Michelson y Morley construyeron un dispositivo llamado interferómetro. El aparato utiliza lo que es esencialmente un espejo unidireccional para dividir un haz de luz, reflejando la mitad en un ángulo de 90 grados en un túnel y permitiendo que la otra mitad pase a través de otro túnel. Ambos haces de luz se reflejan nuevamente contra los espejos colocados al final de cada túnel. Al final de todo, son medidos por un detector.

Imagina que uno de estos haces de luz es Jacques y uno es Sylvia. Si la hipótesis de Michelson y Morley sobre el éter fuera correcta, las corrientes en el “agua” los habrían llevado a viajar a ritmos ligeramente diferentes, por lo que deberían golpear el detector en momentos ligeramente diferentes. Sin embargo, una y otra vez, llegaban exactamente al mismo tiempo. El experimento no podía afirmar la existencia del éter. Ahora se tenía que buscar otra explicación a este suceso.

Experimento Michelson y Morley

Si sabes una o dos cosas sobre la física del siglo XX, probablemente veas a dónde va esto. El experimento Michelson y Morley no pudo detectar la influencia del éter en la luz, ya que, por supuesto, no existe ningún éter. Sí, la luz es una onda, pero también es una partícula. Y siempre viaja a la misma velocidad en el vacío, independientemente de la dirección en la que viaje en relación con su origen. Estos son los cimientos de las teorías de Einstein de la relatividad general y especial. Y el experimento Michelson y Morley es lo que sentó las bases de las ideas científicas más influyentes del siglo pasado. Sin su falla para detectar el éter, nunca nos hubiéramos dado cuenta de que había un problema que resolver. Es solo una evidencia más de que la ciencia progresa tanto en sus errores como en sus éxitos.

Se considera al experimento Michelson y Morley como el experimento más famoso de la historia de la Física por su enorme influencia en la física actual. Si bien fue “un fracaso”, sirvió como punto de partida para desentrañar los misterios de la luz.