El experimento de Michelson-Morley

2.b.2. El experimento de Michelson-Morley

Conviene señalar que aquí no se discute o niega la validez de este gran experimento en sus aspectos técnicos. Otro tema son sus premisas y sus interpretaciones físicas.

En esta página se describe el experimento físico en su conjunto; es decir, premisas, supuestos y conclusiones. Por una parte, se comentan tanto el supuesto de reposo respecto al éter luminífero como el de movimiento relativo y, por otra, tanto la interpretación ortodoxa de los resultados de uno de los grandes experimentos de la Física Moderna como la alternativa ofrecida por la Física Global.

La importancia de este experimento es crucial, pues junto a las predicciones de la Relatividad General es considerado la base o apoyo más importante de la Teoría de la Relatividad.

El experimento de Michelson-Morley en 1887 intentaba comprobar el modelo clásico del éter luminífero.

Dicho modelo asumía las siguientes premisas:

• La luz necesitaba al éter luminífero para desplazarse.
• El éter luminífero se encontraría en reposo absoluto.
• La velocidad de la luz es independiente de la de su fuente.
• La velocidad de la luz era constante en el vacío.

Michelson y Morley idearon un instrumento que fuera capaz de detectar la velocidad de la Tierra respecto al etéreo reposo y, de esta forma, obtener un sistema de referencia en quietud absoluta.

Las figuras siguientes muestran el hipotético recorrido de la luz en su experimento físico. La idea consiste en comparar las dos posibles situaciones de movimiento relativo del interferómetro respecto al supuesto éter luminífero:

1. Interferómetro de Michelson y Morley en reposo respecto al éter luminífero.

   La luz se emite desde una linterna hacia un espejo semitransparente transversal de forma que unos rayos lo atraviesan (momento t₁) y continúan su recta trayectoria hasta llegar un espejo no transparente (momento t₂); mientras que otros rayos de luz son desviados hacia arriba hasta llegar a otro espejo no transparente (momento t₂)

   

   Como las distancias "a" y "b" entre el espejo semitransparente y lo espejos normales (horizontal superior y vertical derecho) son iguales, la luz alcanzará dichos espejos simultáneamente (momento t₂) y volverá en ambos casos hacia el espejo semitransparente.

   Por diseño de la investigación, los distintos haces de luz del aparato llegan al mismo tiempo de vuelta al espejo semitransparente (momento t₃) y ambos serán desviados hacia abajo para acabar en una placa (momento t₄)

   En la placa inferior se podrán observar las interferencias entre los dos haces de luz. Lo significativo de este experimento de física no sería el patrón de interferencias, sino que éstas fuesen fijas al girar el aparato conjunto del interferómetro; puesto que las distancias recorridas son igualmente fijas y la velocidad de la luz se ha supuesto constante e independiente de su fuente.

2. Interferómetro de Michelson y Morley en movimiento relativo al éter luminífero.

   La intención era medir la diferencia de tiempo empleado por la luz en recorrer espacios iguales entre diversos espejos pero que, al estar unos alineados con la dirección de la Tierra y otros perpendiculares a la misma, serían diferentes por el efecto de la velocidad de la Tierra.

   La segunda figura nos muestra el recorrido de la luz cuando los espejos son solidarios con la Tierra y se desplazan con ella en movimiento relativo respecto al supuesto éter luminífero. En dicha figura se ha exagerado la velocidad de los espejos respecto a la velocidad de la luz para poder visualizar las variaciones en las distancias provocadas por el movimiento de los espejos, pero el razonamiento permanece idéntico.

   Para no hacer demasiado larga y engorrosa la explicación veamos el siguiente caso a título de ejemplo. El momento t₁ será el mismo que el de la primera figura, pero el momento t₂ será posterior a su correspondiente en dicha figura porque el espacio "b" habrá aumentado en una cantidad "c" con el desplazamiento del espejo no transparente (espejo vertical) en la dirección de la Tierra. Este espacio "c" es debido al transcurso de tiempo que tarda la luz en hacer el recorrido "b" más el que tarda en alcanzar el espejo vertical.

   Asimismo, el espacio hasta el espejo de arriba aumentará, pero dicho espacio será la media geométrica de "a" y "c", según el teorema de Pitágoras. En otras palabras, el incremento del espacio dependerá del ángulo de la dirección inicial de la velocidad de la luz y de la nueva dirección hasta el espejo de arriba.

   

   Como se puede observar las dos distancias recorridas por los rayos de luz dejarán de ser iguales, lo mismo ocurrirá con las distancias en el camino de vuelta al espejo semitransparente y ello deberá provocar que las interferencias producidas entre los dos haces de luz sean diferentes.

   En consecuencia, sucesivos cambios en el ángulo de la disposición del interferómetro respecto a la dirección de la Tierra deberían reflejarse en variaciones asociadas en las franjas de interferencias de los haces de luz en la placa al final de su recorrido.

   El cálculo de las distancias y sus variaciones en función del ángulo y las interferencias no ofrece excesivo problema y debería haber permitido deducir la velocidad de la luz respecto al éter luminífero.

   Sin embargo, la conclusión de este experimento empírico es que no se producía ninguna variación en las franjas de interferencia en la placa final con los cambios en el ángulo del interferómetro. Es decir, la luz se comportaba en los supuestos de las dos figuras de manera idéntica.

3. Resultado e interpretación.

   Veamos dos interpretaciones bastantes distintas de este experimento a pesar de que ambas aceptan plenamente los resultados experimentales.

   • Física Moderna ortodoxa.

     Ahora bien, el experimento fue diseñado bajo la suposición de que el instrumento no estaría en reposo respecto al éter luminífero, al estar situado en la Tierra y ésta tener una velocidad aproximada de 30 km/s en su órbita respecto al Sol.

     El resultado de este experimento científico fue totalmente inesperado. Las franjas de interferencia no variaban nada al girar el interferómetro, era el resultado previsto en el punto 1 anterior donde la Tierra se suponía en reposo respecto al éter luminífero. En lugar de resolver el problema de la velocidad de la luz lo acentuó.

     En consecuencia, el efímero éter luminífero se perdió indefinidamente al ser la condición principal del experimento de Michelson Morley y admitirse la bondad técnica del experimento.

     Comenzaba la búsqueda de una explicación a tan particular comportamiento de la luz. ¡Ya se sabe, a grandes males, grandes remedios! ¡La Teoría de la Relatividad de Einstein! Aunque Einstein dijo que no conocía este experimento.

      

      

   • Física Global.

     La interpretación de la Física Moderna en general, y de la Teoría de la Relatividad en particular, es errónea por cuanto contiene una generalización implícita al realizarse en función de las premisas teóricas con que se diseñó la investigación inicial. Si esas premisas son incorrectas o parciales también lo serán las deducciones basadas en ellas. En otras palabras, que no exista un éter luminífero fijo o absoluto no significa ni demuestra que la luz no pueda tener un soporte que, a su vez, sea móvil y no homogéneo; como por ejemplo, el aire o el agua para el sonido.

     Lo curioso es que los resultados con un soporte móvil solo serían coherentes con los reales si fuese solidario con la Tierra o, lo que es lo mismo, el interferómetro estuviese en reposo respecto al soporte móvil (equivalente a lo previstos en el supuesto 1 anterior); lo cual suena bastante al sistema de referencia tolemaico, aunque sean cosas diferentes.

     Por ello, y por generalizar indebidamente la independencia de la fuente de la velocidad de la luz, no se aceptó una de las posibles explicaciones alternativas consistente en que algo parecido al éter luminífero se desplazara con la Tierra. La propuesta de la Física Global es una estructura reticular de la materia, elástica e irrompible, que soporta el campo de gravedad y éste, a su vez, es medio soporte de la energía electromagnética –Éter LUM (Luminífero, universal y móvil).

     Un tema interesante, prácticamente desconocido por el público y poco tratado por la doctrina pero generalmente aceptado, es el efecto Lense-Thirring. Este efecto consiste en arrastre de la energía-masa por un campo de gravedad en rotación. Sus efectos se explican en Relatividad General por alteraciones del espacio-tiempo, pero con una perspectiva clásica podría justificar los resultados del experimento de Michelson-Morley.

     A pesar de aspectos comunes, hay una gran diferencia entre el arrastre de la masa y el de la energía, la masa es arrastrada parcialmente por el Éter Global (cinético) –relación cuadrática de velocidades v²/c²– y la energía electromagnética por el Éter LUM (Luminífero, universal y móvil).

     Hay que llamar la atención respecto a que la idea de un éter diferente al clásico no es exclusiva de la Física Global, pues también la conocida Teoría de Cuerdas propugna algo así como un éter de pequeñas cuerdas vibrantes. Igualmente, la tan demostrada Mecánica Cuántica utiliza el vocablo de espuma cuántica o vacío cuántico para reconocer que el vacío clásico no está vacío y no mencionar la palabra éter con distintas características. Incluso el famoso tejido del espacio-tiempo sería un tipo de éter si tuviera alguna propiedad mecánica.

     La Física Global, en el libro de la Mecánica Global, describe dos tipos de éter.

     • El Éter Global (gravitacional - cinético - masa) –estructura reticular de la materia que soporta el campo de gravedad o energía potencial, la energía cinética y la masa.

     • El Éter LUM (Luminífero, universal y mutable) –campo de gravedad o tensión de la curvatura longitudinal de la estructura reticular de la materia. Es un efecto similar al de las ondas electromagnéticas incorporando el sonido y posibilitando el teléfono.

     Hay que señalar que los clásicos también hablaban de dos tipos de medio soporte, un éter gravitacional y un éter luminífero. Como Descartes, su discípulo Christian Huygens, Lord Kelvin y Nikola Tesla.

     A mayor abundamiento, las propias ecuaciones de Maxwell incluyen una constante dieléctrica del vacío distinta de cero, luego algo habrá que provoca el significado físico de la existencia de dicha constante dieléctrica. Otra cosa es que se quiera entender o no el significado físico de la constante en los materiales en el vacío y no meramente matemático; y si no se sabe, al menos, reconocer que debe tenerlo.

     En este tema vuelve a aparecer un paralelismo con lo que ocurre con el método científico y la Teoría de Darwin, si dices algo diferente a la ortodoxia imperante, todos piensan en la religión, es como si sólo hubiese dos colores en el universo: blanco y negro. Por supuesto, todos sabemos que el negro es la ausencia de luz.

     Dado que el interferómetro de Michelson y Morley es uno de los grandes experimentos de física por sus implicaciones en la aparición de la Teoría de la Relatividad de Einstein se le dedican, junto a otros experimentos científicos y fenómenos naturales relacionados con la materia, dos páginas más en el libro Experimentos de Física Global.

     En la página sobre Física y experimentos con la gravedad se expone una interpretación alternativa dentro de una geometría euclidiana, basada en la Física Global, la cual propone realizar el mismo experimento de interferometría en el espacio, lejos de la órbita de la Tierra, para confirmar una interpretación u otra.

     Es más, quizás le pase a la Física lo que le pasó a la Alquimia, tantos errores y tan grandes con el vació filosofal que se acabó por cambiar de nombre. Es un aspecto de la ciencia experimental parecido a los ciclos a largo plazo de la economía.