EL EXPERIMENTO DE MICHELSON Y MORLEY

Resumen:
Por mucho tiempo se pensó que existía un elemento de características especiales que
conformaba aquello en donde no había materia. Este elemento se bautizo con el
nombre de éter y su punto neurálgico llego en el siglo XIX con Maxwell y sus
ecuaciones para el electromagnetismo que comprobaron diferentes cosas acerca de la
luz y reforzó la existencia del éter. Es por esto que se quería demostrar su existencia,
cosa que Michelson y Morly deseaban hacer con su experimento. Este experimento
nunca logro su objetivo y por lo tanto no se pudo demostrar la existencia del éter, cosa
que llevo a la teoría de la relatividad de Einstein y por lo tanto a un gran avance en el
mundo de la física.
Introducción:
El experimento de Michelson y Morley es un experimento de gran importancia para el
mundo de la física ya que ayudo a romper uno de los paradigmas mas establecidos en
la ciencia: la existencia del éter. Lo cual es una contradicción ya que este experimento
fallo al no lograr su objetivo. Es decir es el experimento fallido más famoso e
importante en la evolución de la teoría de la física moderna. Este ensayo mostrara la
importancia del éter y de igual manera explicara la naturaleza del experimento de
Michelson y Morley.
Cuerpo:
Desde las épocas presocráticas (Siglo V) los filósofos consideraban que el mundo
estaba compuesto por los cuatro elementos de la naturaleza que todos conocemos:
Aire, Agua, Fuego, Tierra; pero le añadieron uno más el αἰθήρ aithēr que significa
“cielo o firmamento”. Aristóteles afirmaba que el éter o la quintaesencia, como lo
llamaban en la edad media, era el que conformaba las estrellas y los astros mientras
que el resto conformaban lo terrestre.
Es decir desde la antigüedad se observa que el hombre busca un elemento al cual
atribuirle lo desconocido.
En el siglo XIX ningún físico dudaba de la existencia del éter, como la describía
Maxwell era aquella sustancia que llenaba todo hasta que el espacio entero estuviera
lleno tres o cuatro veces con éter. Inclusive el problema del éter empezó con las
ecuaciones de Maxwell, que describen las propiedades de los campos eléctricos y
magnéticos y los relaciona a sus fuentes, ya que en ellas Maxwell mostraba que la luz
era una onda electromagnética y era imposible que una onda se propagara en el
vacío. Por otro lado las ecuaciones de Maxwell mostraban que la luz tenia una
velocidad constante en el vacío: c=3x108m/s; por lo tanto según la mecánica clásica
esto solo podía ocurrir en un marco de referencia inercial.
Es de ahí de donde nacen las propiedades casi mágicas del éter:
 Tenia que ser universal porque de otra forma la velocidad de la luz c variaría
dependiendo del medio en que el que se propagara.
 Debía ser un fluido para poder llenar todo el espacio.
 Debía ser muy rígido para poder soportar las altas frecuencias de la onda de
luz.
 No podía tener masa ni viscosidad porque de lo contrario afectaría las orbitas
de los planetas.
Aunque la mayoría de físicos daban por hecho la existencia del éter la curiosidad
científica los llevo a diseñar experimentos para comprobar la presencia de esta
sustancia. Esto lleva a uno de los experimentos más importantes en el mundo de la
física, que es el realizado en 1887 por Abraham Michelson y Edward Morley.
La hipótesis del experimento era que el movimiento de la tierra (orbital) a través del
éter creaba algo que se llamó viento de éter y lo que iban a hacer para comprobarlo
era medir la velocidad de este viento. Otra forma de verlo era que iban a medir la
velocidad de la tierra respecto al éter.
Michelson y Morley utilizaron un interferómetro,
que es un aparato usado para medir con
precisión la longitud de las ondas de la luz. En el
siguiente diagrama se muestra un esquema del
interferómetro que fue usado para medir la
velocidad del viento de éter. Se logra enviar dos
rayos de luz de tal forma que cada uno recorra la
misma distancia pero en diferentes direcciones y
recogerlos luego en un punto común.
Si se tiene en cuenta que el la velocidad del éter es horizontal y se dirige hacia la
derecha entonces este afectara los tiempos gastados por cada haz de la luz
dependiendo de si esta viaja perpendicularmente o paralelamente a la velocidad del
viento de éter. Por consiguiente la luz va a llegar al telescopio a diferente tiempo y se
podrá observar una interferencia.
Se puede comprobar de la siguiente manera:
En ambos casos el tiempo recorrido por la luz para ir al espejo y regresar al
desdoblador es igual al tiempo de ida sumado al tiempo de regreso. Además se sabe
que el tiempo es igual a la distancia recorrida dividida por la velocidad a la que se
recorrió.
Entonces para el haz de luz que viaja paralelamente a la velocidad de éter la velocidad
solo se va a ver afectada en su magnitud, y el tiempo va a ser igual a:
t1 
2L
L
L
v


vu
vu
1 u
v
 
2
Para el segundo haz, que viaja perpendicularmente a la velocidad del viento de éter se
debe asegurar que este vuelva al mismo lugar de donde salio, es decir que debe
vencer la velocidad del viento de éter que lo arrastra, por lo tanto su tiempo va a ser
igual a:
t2 
2L
v u
2
2

2L
 v
v 1 u
2

2L
v
1 u
v
 
2
Como se puede observar: t1 ≠ t2. Según estos cálculos se suponía que se debía
observar un corrimiento de 1/25 de franja.
Michelson y Morley tuvieron muchas precauciones para tratar de que el experimento
no tuviera ningún error de medición. Primero tuvieron dificultades debido a que el
aparato era extremadamente sensible con respecto a las vibraciones, lo que les hacia
imposible mirar las interferencias, solo a las 2 AM en la ciudad podían observar algo.
Para solucionar este problema montaron el aparato en una loza que flotaba libremente
en mercurio. Y además movían el interferómetro 90º para que los brazos estuvieran en
diferentes posiciones respecto a la dirección del viento de éter. De igual manera
hicieron el experimento a diferentes horas del día, en diferentes momentos del año y
en diferentes lugares de la tierra, para ver si alguno de esos factores podía influir en el
resultado.
Sin embargo Michelson y Morley siempre llegaron al mismo resultado. No se
registraba ninguna interferencia es decir no había corrimiento de franjas. Por lo tanto
no se pudo medir la velocidad del viento de éter. Es decir este no se pudo detectar.
Al ser la existencia del éter un paradigma muchos físicos de la época intentaron
cambiar algunas explicaciones y crear nuevas teorías que ayudaran a mostrar por que
el experimento de Michelson y Morley no estaba dando los resultados esperados.
Inclusive Michelson y Morley intentaron explicar esto diciendo que se debía a que solo
se estaba teniendo en cuenta el movimiento orbital y no se tenia en cuenta el
movimiento del sistema solar del cual se sabia muy poco y que si se supiera
exactamente se tendría que modificar el experimento.
La física quedo estancada en este paradigma, ya que no lograban comprobar la
existencia del éter pero es ahí donde entra Albert Einstein con la teoría de la
relatividad y logra explicar lo que estaba sucediendo.
Conclusiones:
1. A través de la historia se le ha dado un nombre a la materia que compone lo
desconocido, es decir que no se cree que gran parte del universo este vacío,
eso fue lo que hicieron con el éter y ahora lo hacen con lo que llaman materia
oscura.
2. Según lo establecido en la época acerca del éter y sus propiedades, era casi
imposible de hacer algo que comprobara su existencia, pero el diseño de este
experimento fue una gran idea que solucionaba el problema hasta el momento
de la imposibilidad de comprobar la presencia del éter.
3. El experimento de Michelson y Morley no fue capaz de comprobar la existencia
del éter. A pesar de estar casi perfectamente planeado y ejecutado casi a
prueba de error.
4. Este experimento aunque planeado para otra cosa fue el comienzo del fin del
paradigma de la existencia del éter y fue la base y comprobación de la teoría
de la relatividad de Einstein.
Referencias:


GARCIA, Mauricio; EWERT, Jenanine. INTRODUCCION A LA FISICA
MODERNA. (1987) 1º edición.Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.
MORLEY, Edward W.; MICHELSON, Albert A. ON THE RELATIVE MOTION
OF THE EARTH AND THE LUMINIFEROUS ETHER. (Noviembre 1887)
JOURNAL OF SCIENCE.
Disponible en: http://www.aip.org/history/gap/PDF/michelson.pdf Noviembre 8 del 2008
 Wikipedia: Luminoferous Aether. Noviembre 06 del 2008.
Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/Luminiferous_aether
 Wikipedia: Experimento de Michelson y Morley. Noviembre 06 del 2008.
Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Michelson_y_Morley
 Éter, Luz y Electromagnetismo. Noviembre 06 del 2008.
Disponible en:
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/sec_5.htm