jueves, 29 de abril de 2010

El experimento nulo de Michelson y Morley

El experimento nulo de Michelson-Morley

Tras el sorprendente resultado del experimento de Airy, el físico Albert Michelson ideó un ingenioso aparato con el objetivo de evidenciar de manera definitiva el presunto movimiento de la Tierra a través del éter. En el diagrama de arriba podemos ver de manera esquemática los principios del llamado “Interferómetro de Michelson”. Se emite luz coherente amarilla desde un foco, parte de ella se desvia hacia un espejo (trazo azul), y parte sigue hasta el otro espejo (trazo verde) situado a igual distancia. Los haces de luz procedentes de ambos espejos convergen en el detector, pero las distancias recorridas no son las mismas (el espejo de la derecha se mueve, con la totalidad de la Tierra, a velocidad v = 30 km/s [1], y acorta la distancia), por tanto, al no estar sincronizados producirán franjas de interferencia. Evidentemente, para medir variaciones tan pequeñas, los espejos deberían estar situados a distancias invariables, algo casi imposible de lograr pues una levísima vibración del suelo perturba estas distancias. Sin embargo, al hacer rotar un cierto ángulo α toda la plataforma se podría contrarrestar los retardos por errores instrumentales o por perturbaciones externas. No se trataba, entonces, tanto de detectar franjas de interferencia, como de observar el desplazamiento de estas franjas al hacer girar el aparato. Si la tierra se movía respecto al éter el aparato estaba ciertamente capacitado para detectarlo.

En 1881, Michelson llevó a cabo el primer experimento, lo hizo él solo. Alexander Graham Bell, famoso inventor del teléfono, fue quien le financió los costes de la construcción del interferómetro. Usando luz de λ = 600 nm, y suponiendo v= 30 km/s, Michelson esperaba encontrar un desplazamiento de las bandas de 0.04 de la anchura de una franja, incluso si a esa velocidad v se le asociaba la velocidad del sol en su movimiento hacia la constelación Hércules –tal como se pensaba en aquel tiempo-, el desplazamiento podría llegar hasta 0.10 de franja. Michelson realizó el experimento, y rotó una y otra vez el aparato, pero no encontró el desplazamiento que esperaba. Con cierta amargura dejó escritas sus conclusiones:  

La interpretación de estos resultados es que no hay desplazamiento de las bandas de interferencia. El resultado de la hipótesis de un éter estacionario queda así demostrado ser errónea. Esta conclusión contradice directamente la hipótesis de la aberración que ha sido generalmente aceptada hasta ahora, y que presupone que la tierra se mueve a través del éter, permaneciendo éste último en reposo.[2]
Así pues, para desgracia de los heliocentristas, Michelson confirmaba el resultado de Airy, y por el contrario, rechazaba la hipótesis de Fresnel y Fizeau que suponía a la Tierra desplazándose a través del éter a v = 30 km/s.

El experimento de 1887. Michelson y Morley.


Aún así Michelson no se quedó satisfecho con ese resultado de 1881, y decidió repetirlo en 1887, esta vez junto a Edward Morley. Para ello mejoraron el interferómetro, incrementando considerablemente la distancia a recorrer por la luz, y colocando la plataforma sobre una balsa de mercurio para minimizar las perturbaciones exteriores. Está vez el interferómetro era mucho más preciso, con ello esperaban ver un desplazamiento de 0.40 de franja, frente al máximo de 0.1 del caso anterior. La financiación del aparato les llegó de la N.A.S (National Academy of Sciences) [3]. Pero el resultado del experimento volvió a ser tan negativo como el anterior. Incluso repitieron el experimento un sinnúmero de veces, a diversas altitudes, orientaciones del instrumento, hora del día o estación del año. No encontraron el desplazamiento de bandas esperado. Definitivamente el experimento pasó a llamarse “el experimento fallido” de Michelson y Morley. Las conclusiones fueron:
El experimento sobre el movimiento relativo de la tierra y el éter ha sido completado, y el resultado es manifiestamente negativo. La desviación esperada de las franjas debería haber sido de 0.40 de franja –el máximo desplazamiento observado fue de 0.02 y la media menor a 0.01, y no en el lugar correcto[4]- Como el desplazamiento es proporcional a los cuadrados de las velocidades relativas, se sigue que si el éter se desliza (parcialmente) al paso de la tierra, la velocidad relativa es menor que un sexto de la velocidad de la tierra[5].
Un experimento científico diseñado y financiado específicamente para confirmar la hipótesis de Copérnico, Galileo, Kepler y Newton había fallado clamorosamente. Ahora los científicos –si eran honestos- tenían que escoger prudentemente entre una de estas cuatro posibilidades: 1) la Tierra pasa a través del éter sin una influencia apreciable; 2) la longitud de todos los cuerpos se ve alterada al moverse a través del éter; 3) la Tierra en su movimiento arrastra consigo al éter; 4) el sistema geocéntrico es correcto[6].

Ante la aversión general a la opción 4, sólo un científico del siglo XX la defendió abiertamente, el holandés Walter Van der Kamp [7], quien afirmó lo siguiente:

Michelson aparece como un creyente Copernicano fundamentalista … en su estrecha visión de agnóstico no hay lugar para la posibilidad número cuatro, … sin embargo una visión geocentrista para cualquier científico con los pies en el suelo, le hubiera servido como explicación viable a todos los enigmas encontrados,… pero en la mente condicionada de Michelson, el corolario obvio, la simple hipótesis del geocentrismo, no tenía cabida ni en el último rincón de su cabeza…
Efectivamente la posibilidad “número 4” era tabú, no sólo para Michelson sino para todo el conjunto de científicos heliocentristas que ya entonces acaparaban las cátedras universitarias. El matemático y filósofo Henry Poincaré denominó la situación en que quedaba la ciencia tras el experimento fallido de Michelson-Morley como “segunda crisis”, teniendo en mente la “primera crisis” que había sido la aceptación del sistema de Copérnico, pero irónicamente –señala Robert Sungenis- esta “segunda crisis” no sirvió a la Ciencia para dar un giro de 180 grados y admitir que estaba equivocada, como había sucedido en la “primera crisis” con la revolución copernicana. Porque se hizo de todo, con tal de no admitir la equivocación. Se escogió, prácticamente al azar, la posibilidad número 2, a la cual se le llamó “la hipótesis de la contracción de Fitzgerald-Lorentz”, que más tarde permitiría a Albert Einstein establecer en 1905 los principios de la Relatividad Especial, una teoría que ni el propio Einstein creía en ella, pero que servía al heliocentrismo de hacer el retrogiro de 180 grados. Yo asumo aquí también la siguiente sentencia de Robert Sungenis dirigida a todos ellos:

Si ustedes quieren creer que al moverse un objeto, las longitudes encogen, su masa se incrementa, y la duración del tiempo cambia, con tal de poder explicar las anomalías del experimento de Michelson-Morley…, es vuestra responsabilidad el hacerlo, pero yo considero para mí, que la longitud, masa y tiempo permanecen invariables y la Tierra se encuentra inmóvil, con velocidad nula, y el decir esto es tan científico como lo que ustedes dicen.
NOTAS:
1. Si la Tierra arrastrara en su presunto movimiento al éter, como es el caso de un vehículo que arrastra con él al aire de su interior, la v sería la velocidad del “viento del éter luminífero”, que es como era costumbre hablar en aquel tiempo.
2. Albert A, Michelson. “The relative motion of the Earth at the Luminiferous ether”, The American Journal of Sciences. 1881, N. 22, vol. 3, p. 128.
3. La N.A.S. ha sido históricamente un organismo americano netamente antireligioso y proevolucionista, su patrocinio al experimento revela que había gente influyente interesada en que el resultado tuviera un determinado signo.
4. Atención a este dato, porque, como explicaremos en otro momento, aquí está la clave de la Tierra fija en el espacio y el firmamento girando a 2π/86400 s-1.
5. Carta de Michelson fechada el 17 de agosto de 1887, de los archivos de Lord Rayleigh.
6. Las tres primeras habían sido resumidas por Loyd Swenson. La ‘número 4’, la popularizó Van der Kamp en “De Labore solis”.
7. W. Van der Kamp nació en Holanda, pero vivió gran parte de su tiempo en Canadá. Fue el fundador de la Tychonian Society. Durante toda su vida fue un gran defensor del geocentrismo, su obra más célebre sobre el tema es “De Labore solis”.

7 comentarios:

  1. Estimado JuanC:

    Con el experimento de Michelson se puede deducir que la tierra no se mueve en el espacio.

    ¿Con qué experimento se puede deducir que la tierra no gira sobre sí misma?

    Espero ansioso.

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  2. En el experimento de Michelson-Morley se intentaba detectar el resultado heliocentrista de v=30 km/s (o sea, 2.pi.R/365 dias). Pero no detectaron v apreciable. Más tarde, el experimento de Michelson-Gale fue realizado con el objetivo de “medir los efectos de la rotación terrestre sobre la velocidad de la luz” –según escribió Michelson en su artículo en Astrophysical Journal, April 1925). Obtuvieron valores distintos, equivalentes claramente a la rotación de la tierra (pero muy inferiores a 2.pi/día). La conclusión de Michelson fue entre irónica y cínica, “Todo lo que podemos deducir es que la Tierra rota sobre su eje”. Pero contrastándolos con los númerosos experimentos de Dayton Miller, podemos concluir que: 1. Los experimentos de Michelson no distinguían entre movimiento terrestre y movimiento del “viento de éter”. 2. Las velocidades dependen de la altitud sobre el nivel del mar (Miller obtuvo v = 3 km/s a nivel del mar y v =10 km/s en Monte Wilson). 3. Las velocidades también dependían de la latitud del lugar, es decir de r = R cos(latitud).
    Las conclusiones son claras para cualquier científico honesto: Esos experimentos están detectando el viento de éter, y contrariamente a lo que decía Michelson, no detectaban rotación de la Tierra. Es como si un barco está en el ojo de un huracán (d = pequeño, poco viento), pero si estuviera más alejado del centro (d=grande, mucho viento).

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  3. Estimado JuanC:

    Con estos experimentos uno detecta el viento de éter, el cual podría ser ocasionado por el firmamento girante o por el supuesto giro de la tierra.

    ¿Hay algún experimento que compruebe el reposo de la tierra y el movimiento del éter?

    Una duda en relación a la relatividad de Einstein (le pregunto a Ud. porque veo que los relativistas son demasiados relativos):

    Para Einstein ¿un rayo de luz que parte y viaja en un tren en movimiento va más rápido (en relación al suelo) que un rayo de luz que parte y viaja en la estación de tren en reposo?

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  4. Respecto a la segunda cuestión: Para la relatividad de Einstein, en el primer caso, c1=c+v, en el segundo c2=c (para un observador situado en la estación). Y resulta que c1 = c2 para ese observador.

    La primera cuestión es más larga de contestar, pues habría que especificar qué tipo de éter es el que hay: 1. Sin arrastre; 2. De arrastre parcial; 3. De arrastre total. 4. No hay éter (absurdo). El resultado nulo de Michelson-Morley indica una tierra estática en un éter rigido, sin embargo un resultado no nulo como en Dayton Miller indicaría, no que la tierra se mueve o rota, sino que el éter no es rígido sino flexible. Análisis cuidadosos de los resultados de Michelson Morley, como los de Maurice Allais y otros, muestran que hubo muy pequeños desplazamientos en las franjas del interferómetro, lo cual sería un indicativo de la no rígidez del éter
    En definitiva todos los experimentos del tipo M-M nos indican que la tierra no tiene ningún movimiento, sin embargo hay viento de un éter flexible.
    El modelo heliocéntrico queda completamente descartado, según estos resultados, puesto que su presunta v=30 km/s produciría un viento de éter que iría variando con la hora del día y la estación del año, produciendo componentes relativas separables del movimiento total. En definitiva el reposo absoluto de la tierra viene dado por descarte del resto de las posibilidades. (Leer esto en Galileo Was Wrong (pgs 389-395)

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  5. Sr.JuanC:
    Aprovecho para preguntarle una cosa que viene a cuento. De tantas pruebas que hizo D.Miller no se si habrá algunas en pozos de mina profundos. De hacerse entonces el interferómetro debería tener un resultado más cercano a cero que en la superficie, digo yo. Pues entre mayor profundidad mayor obstáculo del eter a penetrar la materia convencional, y además más cerca del punto cero de coordenadas.
    No se, dime qué sabe de esto.
    Aun no he acabado de leer a Sungenis, tal vez salga allí la respuesta y me he adelantado a preguntarle.
    Ahora además se le puede preguntar al mismo
    Sungenis o Bennet en el blog que pusiste en la nueva entrada. Ya le escribí ayer para felicitarle y que vea que en España se le escucha.
    Saludos
    Gracias

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  6. Los resultados del experimento de Michelson y Morley siempre han sido mal interpretados. Ellos buscaban tiempos diferentes entre los dos recorridos de los fotones entre los espejos y nunca los encontraron porque los fotones siempre hacen los recorridos en tiempos iguales y las distancias recorridas son diferentes.

    El experimento demuestra que la velocidad de la luz es diferente en los distintos recorridos entre los espejos del interferómetro.

    Si desean conocer la demostración geométrica de que la velocidad de la luz no puede ser constante solicítela a: martinjaramilloperez@gmail.com

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  7. le adjunto una noticia sobre este experimento haber q opina usted. http://physicsworld.com/cws/article/news/2009/sep/14/michelson-morley-experiment-is-best-yet

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