Acerca de la aceptación de la Teoría del Éter

No es del todo cierto que la teoría del éter fuera rechazada por la física moderna, sino que se considerara superflua y demasiado complicada en comparación con la noción de tiempo y espacio de la relatividad especial. Hay una versión llamada teoría del éter de Lorentz que postula que no es posible detectar el éter absoluto y da los mismos resultados que los predichos por la relatividad especial. Por lo tanto, no es posible determinar experimentalmente la diferencia entre las dos teorías.

Pero mientras que LET se construye de una manera especial agregando la dilatación del tiempo y la contracción de Lorenz a la teoría para hacer que el éter sea indetectable, estos se derivan de los dos postulados de SR. Así que la pura elegancia y simplicidad a favor de SR es la razón por la que se toma más en serio que LET.

Es porque el éter luminífero estaba, por definición, compuesto de algunas partículas o bloques de construcción elementales con una ubicación bien definida en el espacio. En consecuencia, elige un marco de referencia privilegiado, el marco de reposo del éter. En este marco de reposo, la velocidad de la luz - vibraciones del éter - podría ser constante,$c$.

Sin embargo, las cosas que se mueven relativamente a este éter por la velocidad$v$debería detectar una velocidad diferente de la luz en relación con ellos: la velocidad iría de$c-v$a$c+v$, dependiendo de la dirección. Sin embargo, esta modificación de la velocidad de la luz, el llamado viento de éter, demostró ser inexistente por el experimento de Morley-Michelson que midió la velocidad para ser$c$independientemente de la fuente y del observador. Esto falsifica la existencia del éter.

La refutación equivalente pero aún más robusta del éter provino de la teoría. Un físico llamado Albert Einstein construyó una teoría completamente nueva del espacio-tiempo, la llamada teoría especial de la relatividad (la gente común también muestra a menudo una imagen de este físico), que también asume/garantiza que la velocidad de la luz es siempre constante y no puede haber ningún marco de referencia privilegiado. La relatividad ha sido respaldada por el experimento de Morley-Michelson, así como por cientos de experimentos mucho más específicos.

Una de las cosas que garantiza es que la luz (radiación electromagnética) tiene que estar hecha de perturbaciones del espacio vacío, el vacío mismo, y no de un portador material localizado.

Ha habido muchos intentos durante el siglo pasado para responder a esta pregunta, todos ellos incorrectos por lo que puedo ver. La refutación más común de la teoría del éter (o éter) se basa en el resultado nulo del experimento de Michelson-Morley (sobre el cual no hay duda, el experimento se ha refinado y repetido muchas veces con el mismo resultado nulo). Se podría excusar a MM por ello, pero no hay excusa para que los físicos modernos cometan el mismo error. Lo que todo el mundo parece olvidar es que la materia sólida es en su mayor parte espacio "vacío": la separación entre los núcleos atómicos es aproximadamente 10^5 veces su diámetro, como descubrió Rutherford en 1910. Además, ahora sabemos que los átomos se mantienen en su lugar por campos electromagnéticos, de modo que las longitudes de los brazos de MM' El interferómetro estaría sujeto a los mismos efectos de diferentes velocidades de luz (campo electromagnético) que los propios haces de luz que interfieren. Esto ("contracción de Lorentz") no es un efecto ad hoc, sino que se deriva de la velocidad finita de los cambios de campo dentro de los sólidos, limitada a la misma velocidad que los haces de luz que rebotan de un lado a otro entre los espejos del interferómetro.

Esta explicación física de la contracción de Lorentz está bien expuesta por Feynman en sus Lectures on Physics, Vol II, Sec. 21-6 sobre efectos potenciales retardados. La única restricción física necesaria para explicar los efectos relativistas de longitud y reloj/tiempo en la teoría del éter de Lorentz (LET) es que la luz es la señal más rápida en el espacio vacío. En la práctica, el éter como marco de referencia único para la propagación del campo electromagnético (por ejemplo, la luz) puede ignorarse porque las predicciones experimentales de LET son siempre idénticas a las de la Relatividad Especial (SR). Pero mientras que SR no ofrece una explicación física para la relatividad más allá de afirmar el principio, LET sí lo hace, ¡lo que seguramente debería ser más satisfactorio para los físicos! Cualquier observador inercial puede suponer que la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones a su alrededor, pero también puede hacerlo cualquier otro observador inercial. y no todos pueden tener razón, como lo demuestra el hecho de que estarán en desacuerdo sobre las estimaciones del tiempo de eventos simultáneos, por ejemplo. LET muestra exactamente cómo funciona esto en términos de la velocidad de la luz como límite superior, como lo supo Poincaré en su conferencia de la Feria Mundial de St Louis de 1904 "Science et Hypothese", en la que especuló sobre el colapso de la relatividad como principio universal. si algo puede ir más rápido que la luz.

Alrededor de 1920, Einstein se dio cuenta de su error al declarar que el éter era superfluo como concepto, porque se dio cuenta de que la Relatividad General implica un marco de referencia único y universal en el que la velocidad de la luz se vuelve localmente dependiente del potencial gravitacional alrededor de las masas, en lugar de eso. de tener un valor absolutamente fijo en todas partes como en SR y LET. Pero nadie parece haber estado listo para esa voltereta hacia atrás. ¡En cambio, las tonterías conceptuales como "espacio curvo" ahora se prefieren a una dependencia directa de la velocidad de la luz en la posición en un campo gravitatorio!

En resumen, LET = SR en todas las predicciones, pero en mi opinión, LET es superior porque contiene una explicación física (la velocidad de la luz en un marco de referencia inercial único como límite superior), en lugar de basarse en una declaración de un principio: ¿cómo los átomos saben acerca de los principios?

La siguiente pregunta interesante es ¿cómo el "espacio vacío" (o "éter", para dar un nombre al concepto de un espacio con propiedades físicas) controla la velocidad de la luz, entre y dentro de los átomos, y cuando se frena cerca de grandes masas? ¿La teoría del bosón de Higgs arroja alguna luz sobre esto (¡perdón!)?

(Ver trevm42 en Youtube)

Hay una serie de experimentos que desmintieron que existe un marco de inercia contra el cual todo se mueve y se propagan ondas electromagnéticas, el éter luminífero. Existe un artículo de wikipedia que cubre estas preguntas.

Nunca hubo realmente ninguna evidencia experimental o de observación de que el éter luminoso existiera en primer lugar. Fue simplemente un invento para allanar un hueco en el modelo newtoniano de la luz.

Hasta mediados del siglo XIX, todos pensaban que los experimentos de Newton con prismas y rendijas habían demostrado de manera concluyente que la luz era un fenómeno ondulatorio, es decir, se comportaba como las ondas en el agua. Eso, sin embargo, planteó la pregunta de "¿ondas en qué?" La respuesta fue el "éter", algo que no se podía ver, tocar ni medir, pero cuyo movimiento transmitía la luz al igual que el movimiento del agua transmite la fuerza de una ola.

Básicamente, el éter luminoso era solo un concepto que los científicos de la era sacaron de su colectivo... er, sombreros.

Por el contrario, Leibniz argumentó, puramente sobre bases filosóficas, que la luz debe estar hecha de partículas. Leibniz perdió la discusión porque su hipótesis no tenía el poder predictivo experimental que tenía la de Newton. Sin embargo, si la idea de Leibniz hubiera sido la idea dominante, el concepto de éter luminoso nunca se habría inventado en primer lugar.

Antes de finales del siglo XIX, se evocaba la idea de "fluidos sutiles" para explicar muchos fenómenos como el calor y la electricidad. Es por eso que aún hoy hablamos de electricidad que "fluye" en "corrientes".

La historia de la ciencia está llena de invenciones que tapan lagunas en el conocimiento existente.