Anexo IV.- Relatividad. Sobre el experimento de Michelson

Es importante darse cuenta que la Teoría de la Relatividad Restringidas
5propuesta por Einstein no es la única explicación posible para el resultado
M negativo de la experiencia de Michelson y Morley,
Un buen principio para reflexionar sobre otras es el fragmento de sigue
del texto de SMITH mencionado.
£1 experimento se proyectó de forma que tu sensibilidad en tundente pan
detectar el movimiento orbital de la Tierra en torno del Sol (véase ejercicio 1);
sin embargo, ¡no te observó ningún corrimiento de las franjas! Hay varias explicaciones posibles de este electo —todas ellas de naturaleza bastante radical.
1. La tierra «arrastra» el éter Consigo y, por lo tanto, el aparato fijo respecto
de la tierra no te está moviendo a través del éter. Esta es la explicación propuesta
por el propio Michelson. Sin embargo, es insostenible, ya que también condu
ciría a la imposibilidad de observar la aberración de la luz de las estrellas, y, como
hemos visto, te observa esta aberración.
2. £1 brazo del aparato que te está moviendo paralelamente al movimiento
a través del éter «e contrae en un factor √ 1 —v2/c2 y compensa así exactamente
el desplazamiento esperado. La ecuación 2-11 basta para ver que una tal contrac
ción compensaría exactamente la diferencia de tiempo esperada en el experimento
de Michelson-Morley. Si te substituyera L por √ 1 — v2/c2 ecuación 2-11 coin
cidiría idénticamente con la ecuación 2-8, y no cabría esperar ninguna diferencia
de tiempo. Esta explicación, la llamada contracción de Lorentz-Fitzgerald, no es
tan arbitraría como pudiera parecer a primera vista. Si todas las fuerzas que
—mantienen juntos los átomos -del aparato- -fuesen de -naturaleza -eléctrica, -debería
esperarse un tal cambio en la fuerza y, por consiguiente, en la longitud del brazo.
Como veremos, una contracción de ate tipo te predice también en la teoría de
la relatividad, y muchas de las ideas de ésta te encontraban ya implícitas en la
teoría electromagnética —ti bien, claro está, no reconocidas como tales. La realización del experimento de Michelson-Morley con un aparato cuyos brazos eran
de longitudes bastante desiguales, descartó luego la limitada explicación que proporcionaba la contracción de Lorentz-Fitzgerald.
3. Habría que modificar la teoría del electromagnetismo. Un cierto número
de intentos te llevaron a cabo para retocar la teoría del electromagnetismo ge
neralmente aceptada. Todos resultan demasiado complicados para que te detallen
aquí. Además, distan mucho de ser satisfactorios y, lo que es peor, son intrínsicamente contradictorios.*
4. La luz no es una onda en el éter, tino mil bien te compone de partículas
sujetas a las leyes de la mecánica newtoniana. Convendría que el lector probara
(véase ejercicio 2¿)que si la luz estuviese compuesta de partículas que tuvieran una
determinada velocidad respecto de la fuente, y no respecto de un medio, no se
observaría retraso alguno de tiempo en el aparato de Michelson-Morley. La di
ficultad con que tropieza esta explicación consiste en que la luz es un movimiento
ondulatorio. Las franjas observadas con el aparato de Michelson-Morley son de
por sí una bella prueba de su naturaleza ondulatoria. Pero las palabras «sujetas
a las leyes de la mecánica newtoniana» sugieren la salida radical que eligió Einstein.
¿Qué «leyes de la mecánica» es necesario que obedezca la luz para explicar los
resultados del experimento de Michelson-Morley? Únicamente el principio de
relatividad. Si el aparato está en reposo con relación al éter, la luz necesita tiem
pos iguales para recorrer los dos caminos del aparato. 5» pudiéramos aplicar el
principio de relatividad, obtendríamos el mismo resultado en cualquier sistema
de referencia inercial, es decir, con el aparato en movimiento uniforme respecto
del éter. Este es, claro está, precisamente el resultado del experimento de Michel
son-Morley. Einstein lo entendió justo en estos términos fundamentales y propuso
que;
5. La luz, como de hecho todos los fenómenos electromagnéticos, obedece
al principio de relatividad. Creemos, ahora, que es ésta la «explicación» apropiada
del experimento de Michelson-Morley. Cuando el cambio de siglo, la mecánica
y la teoría electromagnética abarcaban casi toda la física conocida y no repre
sentó dar un paso muy grande el proponer el postulado primero de relatividad
como algo aplicable a todos los fenómenos físicos.
* Hasta donde llegan las pruebas contra la más completa de estas teorías, la propuesta por
Ritz, se discute por J. G. Fox, Am. J. Phys. 33, 1 (1965). Este artículo incluye una interesante
crítica del argumento basado en la consideración de las estrellas dobles