Éter luminífero
Cleveland, julio de 1887. Michelson y Morley colocan una losa de piedra sobre un baño de mercurio, montan espejos encima y la hacen girar despacio. La Tierra vuela alrededor del Sol a 30 km/s y, si la luz es una onda en un éter inmóvil, el viento de éter de frente debe desplazar las franjas del ocular 0,4 de franja. Esperaban el desplazamiento. No llegó.
El éter se inventó porque una onda necesita un medio. El sonido viaja por el aire, una ola por el agua — así que la luz debe viajar por algo que llena el vacío. El éter tenía que ser más rígido que el acero para transportar ondas tan rápidas y, a la vez, no estorbar a los planetas. El experimento de 1887 mostró que la luz se mueve igual en todas las direcciones, vuele como vuele la Tierra. En 1905 Einstein lo convirtió en ley, y el éter dejó de hacer falta.
| Notación | aether · luminiferous aether · sin símbolo |
| Cómo se buscó | por la velocidad de la Tierra a través del éter — el desplazamiento de las franjas de interferencia |
| Qué se suponía | medio inmóvil · la velocidad de la luz depende del movimiento del observador |
| Introducción y abandono | Huygens, 1690 · Fresnel, 1818 · Michelson y Morley, 1887 · Einstein, 1905 |
| Notación actual | c = 299 792 458 m/s exactamente, desde 1983 — por la definición del metro |
| Valores típicos | 0,37 de franja — lo esperado en 1887 · menos de 0,01 — lo observado · 10⁻¹⁷ — la precisión actual |
01 · Definición
El medio por el que corre la luz
Si la luz es una onda en el éter, tiene una velocidad respecto al éter, c. Un observador que vuela a través del éter debería ver la luz más rápida cuando le viene de frente y más lenta cuando la persigue. La Tierra vuela alrededor del Sol a 30 km/s — una diezmilésima de c. Esa diferencia era la que se intentaba atrapar.
Una corrección así no se puede medir directamente: es demasiado pequeña. Michelson comparó dos caminos de la luz: a lo largo del viento y de través. Como un nadador que va y vuelve a lo largo de un río y luego lo cruza de ida y vuelta: a lo largo de la corriente tarda más. La diferencia es el cuadrado de una razón pequeña, (v/c)² = 10⁻⁸. La interferencia la hace visible: un desfase de una fracción de longitud de onda desplaza las franjas claras.
Quién vuelve primero
Un río de anchura L fluye de izquierda a derecha; las flechas lilas son la corriente. Dos nadadores nadan a la misma velocidad c: el dorado, a lo largo del río, ida y vuelta; el celeste, de través, hasta la otra orilla y de vuelta. Las barras de abajo son sus tiempos de recorrido. El que cruza siempre llega antes. Del mismo modo, un haz que viaja de través al viento de éter debería haber adelantado a uno que viaja a lo largo de él.
Girar la losa y mirar por el ocular
La acción principal es una sola — el botón «Girar la losa». La losa de piedra flota sobre mercurio y gira despacio. En el centro se ve desde arriba: una lámpara dorada, haces celestes que van a los espejos en los extremos de los brazos, 16 reflexiones cada uno, 11 m de recorrido en total. Los trazos lilas son el viento de éter; su velocidad la fija el deslizador. A la derecha, el ocular: franjas claras y oscuras. Si el éter existe, las franjas deben oscilar mientras la losa gira. Bajo el ocular hay un gráfico: la curva lila es el desplazamiento según la teoría del éter; los puntos dorados, lo que se ve en realidad. El conmutador «Mundo con éter / Mundo de 1887» muestra las dos respuestas.
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02 · Conversión
El éter no tenía unidad, así que convertimos la velocidad que se buscaba. El desplazamiento de franjas en el interferómetro crece como β², el cuadrado de la fracción de la velocidad de la luz. La velocidad orbital de la Tierra da β = 10⁻⁴, β² = 10⁻⁸.
Hoy ninguna velocidad se mide «respecto al éter». Solo existe el movimiento respecto al fondo cósmico de microondas: el Sol lo atraviesa a 370 km/s, pero es un movimiento observado, no el viento de un medio.
| {n} | {v} | {note} |
03 · Órdenes de magnitud
04 · Instrumentos de medida
05 · Reglas de escritura
06 · Unidades vecinas
El flogisto se fue sin dejar rastro; el calórico dejó la caloría. El éter dejó más que ninguno: las ecuaciones de Maxwell se escribieron para un éter elástico, y le sobrevivieron. Y la velocidad constante de la luz, que abolió el éter, se convirtió a su vez en base de la medida: a través de ella se define el metro.
07 · Sección histórica
El experimento de 1887 es un modelo de cómo plantear una medida contra el ruido. La losa de arenisca flotaba sobre mercurio para poder girarla sin sacudidas. Se observaba en un sótano, a mediodía y por la tarde, dieciséis lecturas por vuelta. Se esperaban 0,4 de franja; la dispersión de las lecturas era de unas 0,01.
El resultado nulo dio una cota superior: la velocidad de la Tierra a través del éter es menor de unos 5—8 km/s. Cien años después, la constancia de la velocidad de la luz pasó a formar parte de la definición del metro. Desde 1983 el metro es la distancia que recorre la luz en 1/299 792 458 de segundo.
Catálogo de magnitudes
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