Imaxinade un mar en calma. Supoñede agora que sobre ese océano da vosa mente cae unha pedra que perturba a súa queda superficie, provocando unha onda que se espalla de xeito radial. Agora pensade nesa onda. Abstraede o concepto de onda. Ten sentido falar dela sen o mar? Acaso esa onda é algo máis que unha propiedade desa inxente masa de auga? Pensemos agora nunha habitación pechada na que alguén da unha palmada, quizais intentando matar algún molesto coleóptero. Sabemos que o son producido polo golpe non é máis que unha onda que se propaga polo aire contido na habitación pero, novamente resulta difícil concibir que é esa onda en ausencia do aire. De feito sen ese aire non se produciría son. Agora propóñovos que sexades un físico de finais do século XIX de maneira que “sabedes” que a luz é unha onda. Como pode ser que tal onda se propague polo baleiro en ausencia de ningún medio material? Non cabe dubidar deste feito, pois non temos máis que erguer a vista e observar as estrelas para decatarnos de que a luz ven a nós atravesando baleiros cósmicos inmensos. Así pois, que resposta dades?
Antes de anticiparvos a solución que daban os científicos da época, gustaríame falar da concepción que se tiña da luz naquel momento. Debemos partir do século XVII, momento no que se producen as dúas grandes teorías da luz. Christiaan Huygens propón que a luz é unha onda mentres que Newton propón que se trata de corpúsculos, é dicir, pequenas partículas. O peso de Newton na física do momento fixo decantar a balanza no seu favor e, durante todo o século XVIII, foi a súa teoría a que prevaleceu. Pero entón chegamos a primeira metade do século XIX, cando un tal Thomas Young consigue demostrar a teoría ondulatoria. Poderíamos falar tamén de James Clerk Maxwell, un científico escocés que describiu esa onda case que de xeito perfecto cara finais dese século. Dende este marco vían a luz os físicos do século XIX.
Se lle trasladase a pregunta de como pode viaxar a luz a través do baleiro aos científicos de entón, a resposta que eles me darían é que non o fai. Para eles a luz precisaba dun medio a través do que propagarse, como o resto de ondas coñecidas, e, ante a evidencia de que a mesma era capaz de atravesar distancias astronómicas polo espazo estelar, o que fixeron foi dicir que existía un medio, que impregnaba todo o espazo polo que viaxaba a luz. Éter foi o nome que lle deron. Esta sustancia material debía ter unha densidade extremadamente pequena. Ademais a súa elasticidade tiña que ser inmensa. Sería como se estivésemos somerxidos nun mar de éter, a través do que nos movemos sen demasiada dificultade. Un pode pensar que esta proposta de encher o Universo dunha sustancia descoñecida é unha hipótese un tanto ad hoc. Un pode pensalo e debe pensalo. Esta proposta non tiña moito fundamento pero, debemos ser moi coidadosos antes de criticar teorías pasadas que foron desbotadas, pois hai que ter en conta de que as estamos a observar dende un plano privilexiado. Tal vez xulguemos menos duramente que introducisen este concepto cando vexamos como se abandonou finalmente.
Por aquel entón críase que o éter estaba en repouso. Ata tal punto era así que se podía considerar como un marco de referencia universal. Podíase definir o repouso absoluto. Desta maneira, a Terra estaríase a mover con respecto a el de maneira diferente en distintos momentos do ano debido ao movemento de translación. Para imaxinar isto supoñamos que o éter é un estanque con auga en repouso. Así mesmo, pensemos que o Sol, por un azar milagreiro, se atopa en repouso con respecto a el, coma se fose unha pelota de baloncesto flotando no estanque. Agora poñamos á Terra a dar voltas arredor do sol. Podémola visualizar como unha pelota de tenis de mesa xirando arredor da de baloncesto que é o Sol. É doado ver que, neste particular experimento, a pelota pequena se está a mover con respecto a auga. Isto sucedería igualmente se a pelota grande se movese, a súa vez, con respecto a auga. Se agora trasladamos isto ao caso real, chegamos a conclusión de que a Terra se ten que mover con respecto ao éter, canto menos nalgún momento do ano.
Visto o visto, podemos idear un experimento para facer que o éter se manifeste. Coma se dunha sesión de espiritismo se tratase, intentaremos que os efectos deste inusitado material se mostren claramente ante os nosos ollos. Para isto debemos partir das conclusións as que chegamos. O concepto clave é que o medio polo que se propaga a luz se está a mover nunha dirección concreta con respecto a nós nun determinado momento, case poderíamos pensar isto como se o éter fose o vento. De feito a corrente de éter con respecto á Terra denominábase vento de éter. Pero se a luz empregaba este medio para viaxar, viaxaría con maior dificultade na dirección oposta ao movemento do éter, é dicir, a contracorrente. A velocidade da luz xa era coñecida naquel momento, de feito a primeira media data do 1676, feito que Google conmemorou vai uns días. Desta maneira podemos calcular o tempo que lle leva á luz viaxar un determinado espazo en distintas direccións para ver se varía. Para visualizar o que estou a describir imaxinade un río cunha corrente determinada no que situamos a dous nadadores. Estes teñen a mesma forma física, de maneira que nadan a mesma velocidade cando a auga está en calma. Agora facemos que boten unha carreira pero, deben facer percorridos diferentes. Saíndo do mesmo punto, un vai nadar no sentido da corrente, mentres que outro vai nadar perpendicularmente a ela. Así, podemos ver que o que nada a contracorrente tardará máis. Coa luz debería pasar o mesmo. Cando viaxa no sentido contrario ao vento de éter debería tardar máis en chegar.
Con todo isto en mente, no ano 1887, Michelson e Morley realizaron o seu famoso experimento. Este consistía nun dispositivo denominado interferómetro que constaba de dous brazos perpendiculares de lonxitude considerable. Nel un feixe de luz coherente dividíase en dous, de maneira que se atopaban en fase, é dicir, as ondas de luz de cada feixe estaban sincronizadas. Cada un dos feixes viaxaba por un brazo do interferómetro. Ao final de cada brazo había uns espellos para que a luz se reflectise e volvese ao seu lugar de orixe. Por último xuntábanse os dous feixes e observábase a interferencia entre eles. Se recorreran o mesmo camiño, a interferencia sería construtiva, pola contra, se nunha dirección a luz tivo que percorrer máis distancia a través do éter, o resultado sería unha interferencia non construtiva. En resumidas contas, estaban a mirar se un dos feixes percorría de maneira efectiva máis camiño no éter que o outro. A experiencia foi realizada en diferentes lugares do orbe e en distintos momentos do ano sendo o resultado decepciónante para os dous investigadores.
Ao final o experimento resultou en fracaso. Non puideron demostrar a existencia do éter, da cal estaban convencidos ambos investigadores, pero, ironicamente, esta experiencia constitúe a primeira proba da non existencia do mesmo. A partir de entón deuse pé a pensar que tal vez o éter puidese non ser real; reflexión que acabaría dando lugar posteriormente á teoría da relatividade de Einstein. Esta experiencia é considerada un dos maiores éxitos da física, sendo realmente un fracaso nos seus obxectivos.
Café con ciencia 