¿El éter no existe o es simplemente superfluo?

Mi pregunta está motivada por estudiar el resultado nulo del experimento de Michelson Morley.

  1. ¿El experimento prueba que el éter no existe? Wikipedia dice que se interpretó más ampliamente que el éter no era necesario, en lugar de que definitivamente no existiera. Si es así, cómo podría ser posible que exista el éter, cuando una de sus propiedades es que debe ser estacionario, pero sabemos que según la relatividad especial, no existe tal cosa como un marco de referencia absoluto.

  2. ¿Por qué no se observó el éter en el experimento MM?

las respuestas aquí pueden ayudar a researchgate.net/post/…
El éter existe en el mismo sentido en que el universo está lleno de ponis invisibles: puedo proponer teorías detalladas que contienen éter y/o ponis invisibles (la teoría del pony etérico tfb es simplemente la más conocida de ellas), pero tales teorías, para ser compatible con el experimento, requiere que la detección del éter / ponis sea imposible, incluso en principio. Los físicos tienen poco tiempo para construcciones teóricas que no son detectables, ni siquiera en principio.
Una pregunta relevante y muy parecida es esta aquí ; Abordo algunas de sus preguntas en mi respuesta allí. No responde completamente a la pregunta de la relación entre un éter putativo y el experimento MM, pero puede resultarle útil.
@WetSavannaAnimalakaRodVance gracias por el enlace. La parte sobre la teoría del éter de Lorentz es muy interesante y es más o menos lo que estaba buscando cuando pregunté por qué, suponiendo que el éter existe, podría no detectarse.

Respuestas (4)

Trataré de ser breve: el resultado nulo de los experimentos MM demostró que la imagen conceptual sostenida por la mayoría de los físicos de la época sobre cómo se propaga la luz tenía algo de malo en un nivel muy básico, y las ideas sobre cómo exactamente reparar esa imagen para cuadrarla con los resultados experimentales (resistencia al éter, contracción de Fitzgerald, etc.) fueron ad-hoc y carecieron de una justificación teórica satisfactoria.

La explicación más fácil de por qué MM no reveló el éter es que, en primer lugar, no estaba allí.

Espero que esto ayude, e invito a otros aquí a opinar con una respuesta más completa que esta, en caso de que la mía se considere insuficiente.

Hola Niels, gracias por tu respuesta. Sí, todo tiene sentido para mí si simplemente acepto que el éter no existe, pero luego wiki dice que la interpretación general no es que el éter no exista, sino que su existencia no es necesaria. No estoy seguro de por qué no concluyen automáticamente que no hay espacio para que exista el éter, ya que debería contradecir la relatividad especial.
Porque si no puedes interactuar con él de ninguna manera, entonces no hay forma de saber que está "allí", por lo tanto, toda la especulación al respecto se convierte en filosofía, en lugar de ciencia. Si algo no es detectable, entonces la probabilidad de su existencia es difícil de definir frente a un mar de otras posibilidades. Solo hay algunas cosas que podemos saber con certeza (100%). Pero incluso si algo no está 100 % probado, no justifica estar trabajando en ello de la misma manera que algo que es probable que exista en un 50 %.
@Curiouslearner, esto también se conoce como la navaja de Occam. en.wikipedia.org/wiki/Occam's_razor
@MaDrung Gracias por tu comentario. Todavía estoy un poco confundido, porque la probabilidad de existencia del éter no debería ser cero, ya que si existiera, entonces sería estacionario por definición, lo que contradice la relatividad especial que implica que ningún marco de referencia es absoluto. ? ¿O está diciendo que la probabilidad de la existencia del éter no es necesariamente cero, ya que existe la posibilidad de que la relatividad especial esté equivocada? ¿Supongo que esto es lo que quieres decir?
@Klodd, gracias por el enlace, definitivamente será útil cuando comience a estudiar lógica formal con más profundidad.
@Curiouslearner En esencia, esto es lo que quiero decir, sí. Podríamos estar equivocados, ya que no somos omniscientes e inconfundibles, pero es poco probable.
@Curiouslearner: para la física 'no existe' y 'no se puede detectar, ni siquiera en principio' son lo mismo: la física se ocupa de los resultados de los experimentos, y si ningún experimento puede detectar algo, no puede hacer ninguna diferencia para la física. Los filósofos, tal vez, aún quieran hablar sobre el tema, pero lo que sea que estén haciendo no es ciencia experimental.
@Curiouslearner: la teoría del éter de Lorentz es completamente indistinguible de la relatividad especial en términos de resultados experimentales previstos. Entonces, ¿por qué se prefiere la relatividad especial a LET? La navaja de Occam es una de las muchas razones. LET postula un éter luminífero indetectable, un marco preferido indetectable y la transformación de Lorentz como el mecanismo ad hoc que oculta el éter luminífero indetectable y el marco preferido indetectable de la observación. En otras palabras, postula mucha metafísica (también conocida como magia) solo para hacer que la mecánica newtoniana siga siendo válida.

El éter está relacionado con la historia de la gravedad.

Cuando Newton concibió su teoría, admitió que utilizaba la acción a distancia y para él esto era problemático. La acción debería ser local, pero no podía encontrar la manera de sortear los problemas conceptuales.

Más tarde, otros físicos formularon la hipótesis del éter para obtener una teoría local. Lo conceptualizaron como mecánico pero las teorías eran como las de Ptolomeo, engorrosas.

Einstein eliminó estos problemas al utilizar el concepto de campo; mostró que el éter era el campo gravitatorio y este a su vez era simplemente espacio-tiempo.

En resumen, se necesitaba el éter pero estaba mal conceptualizado.

No pretendo conocer realmente la teoría local o el espacio-tiempo, pero ¿Einstein redefinió el éter por casualidad en la teoría que describiste? Por lo que entiendo, originalmente se asumió que el éter era estacionario (marco de referencia absoluto); simplemente no veo cómo esto no contradice las ideas presentadas en la relatividad especial.
@CuriousLearner: Claro. La descripción habitual del éter no enfatiza su papel como portador de la fuerza gravitacional para que sea una teoría local, por lo que no es sorprendente. El éter contradice a SR, por lo que no te equivocas allí. Si se menciona en absoluto, generalmente es en relación con el experimento de Michelson-Morley y la RS. Einstein no manejó directamente la teoría del éter, utilizó el concepto de campo desarrollado por Faraday y Maxwell. La fuerza gravitacional es un campo. Solo ahora, mirando hacia atrás, después de que todo el polvo se haya asentado, podemos ver lo que sucedió.
UH no. El éter sobre el que se hace la pregunta está relacionado con la historia de la electrodinámica, no con la gravedad. Esta pregunta indaga sobre el experimento MM (Michelson Morley), por lo que indaga sobre el éter luminífero , el medio supuestamente necesario para transportar los fenómenos electromagnéticos.
@David Hammen: Sí, conozco esa historia. Estoy señalando que el éter también se usó para describir el mecanismo de la gravedad como un fenómeno local.
  1. ¿Demuestra el experimento que el éter (luminífero) no existe?

No, solo demostró que el éter luminífero no es necesario. El artículo de wikipedia es correcto. Los físicos estaban trabajando en el problema del aparente conflicto entre la electrodinámica de Maxwell y la mecánica newtoniana antes del desarrollo de la relatividad especial de Einstein. Existe una alternativa a la relatividad especial, la teoría del éter de Lorentz. Este último dice que el éter existe, pero que no es observable. No hay diferencia entre las dos teorías en términos de resultados experimentales previstos. Hay una gran diferencia entre los dos en términos de las suposiciones que hacen esas teorías.

Einstein simplemente tomó las ecuaciones de Maxwell al pie de la letra: que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores inerciales, con todas las repercusiones que eso tiene con respecto a las limitaciones de la mecánica newtoniana. La visión moderna es, por supuesto, que el éter luminífero no es necesario, reforzado por el hecho de que los fotones funcionan bien en el vacío.

  1. ¿Por qué no se observó el éter en el experimento MM?

Porque no existe.

Los físicos de esa época consideraban que la radiación electromagnética era un fenómeno ondulatorio, de alguna manera análogo a otros fenómenos ondulatorios conocidos en ese momento. Todos los fenómenos ondulatorios conocidos en esa época necesitaban algún tipo de medio para transportar las ondas. Los físicos en ese momento no sabían acerca de la mecánica cuántica. Los fotones funcionan bien en el vacío.

La materia está siempre en movimiento. El éter es una forma de materia no bariónica y, por lo tanto, siempre está en movimiento al igual que la materia bariónica. El concepto de un éter estacionario es tan absurdo como el concepto de un planeta estacionario. El experimento de Michelson-Morley (MM) no detectó la presencia de un éter estacionario, así como ningún experimento detectará ningún planeta estacionario. Concluir del experimento MM que el éter no existe, no está justificado.