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”.