Contexto: Nuestro estado (NSW, Australia) recibió recientemente un nuevo plan de estudios para el curso de física del año 12 y, como tal, somos el primer año que lleva a cabo el nuevo curso.
Una de las cosas que necesitamos aprender es la evidencia de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein. A lo largo del año, mi profesor de física ha dicho que el experimento de Michelson-Morley no proporciona evidencia de SR porque era un resultado nulo: no podía concluir que el éter existiera y no se proponía demostrar que la luz era constante independientemente. del marco de referencia.
Sin embargo, durante mi curso de estudio para los exámenes finales, he encontrado muchas personas y documentos escolares que afirman que Michelson-Morley apoya la SR, ya que implicaba que la luz viajaba a una velocidad constante independientemente del marco de referencia.
No sé qué punto de vista es correcto, y me gustaría que alguien lo aclarara.
El resultado nulo es una medida y excluye la hipótesis de que la luz necesitaba un medio para propagarse. Las soluciones de las ecuaciones de Maxwell debían interpretarse de forma diferente a las soluciones de otras ecuaciones de onda: no es un medio que transporta la energía y el momento de los haces de luz.
Cuando el modelado de uno deja de depender de un medio, se pueden explorar las otras consecuencias del modelo.
buscó la transformación bajo la cual las ecuaciones de Maxwell son invariantes cuando se transforman del éter a un marco móvil. Extendieron la hipótesis de la contracción de FitzGerald-Lorentz y descubrieron que la coordenada de tiempo también debe modificarse ("hora local"). Henri Poincaré dio una interpretación física a la hora local (a primer orden en v/c, la velocidad relativa de los dos marcos de referencia normalizada a la velocidad de la luz) como consecuencia de la sincronización del reloj, bajo el supuesto de que la velocidad de la luz es constante en fotogramas en movimiento. A Larmor se le atribuye haber sido el primero en comprender la crucial propiedad de dilatación del tiempo inherente a sus ecuaciones.
Todavía creían en el éter en ese momento. Cuando el experimento MM demostró que no había éter, las matemáticas de las transformaciones de Lorenz se dejaron para describir el movimiento de las soluciones de campo magnético y eléctrico de las ecuaciones de Maxwell. Las transformaciones de Lorenz tienen c constante, la velocidad de la luz en el medio, inherente. Como no había medio, c se convirtió en la velocidad de la luz en el vacío.
Entonces, es una prueba deducida, pero ¿no se deducen la mayoría de las pruebas en física?
El experimento de Michelson-Morley (MM) es influyente porque falsificó las teorías del éter del siglo XIX y, por lo tanto, condujo al desarrollo de la Teoría Especial de la Relatividad (STR).
Hasta la década de 1970, la opinión común ha sido que el experimento MM proporcionó las medidas en las que se basa STR. Y si STR se basa en estas mediciones, también pueden servir como evidencia para la teoría.
El resultado nulo del experimento tiene dos implicaciones importantes:
La primera de estas implicaciones se ha interpretado en el sentido de que el movimiento de la Tierra a través del espacio es indetectable y, en términos más generales, que los observadores no pueden detectar su propio movimiento. Por lo tanto, el movimiento en STR es estrictamente relativo, lo que significa que siempre necesita un punto de referencia para el movimiento; sin un punto de referencia, no puede saber si se está moviendo o no (como sugiere el resultado nulo del experimento MM).
La segunda implicación es la base del "principio de la constancia de la velocidad de la luz", tal como lo define STR.
El resultado nulo del experimento MM en realidad te dice que hay algún problema con la transformación galileana de las ecuaciones de Maxwell para la electrodinámica. Para más detalles, consulte Pruebas de relatividad especial . Para una discusión más detallada sobre la electrodinámica relativista, consulte el potencial de Liénard-Wiechert y las conferencias de Feynman .
PD. Si investiga un poco, descubrirá que ni siquiera hay pruebas directas para la contracción de la longitud.
Muchas pruebas de relatividad especial, como el experimento de Michelson-Morley y el experimento de Kennedy-Thorndike, han demostrado dentro de límites estrictos que en un marco inercial la velocidad bidireccional de la luz es isotrópica e independiente del camino cerrado considerado.
Sin embargo, la velocidad de la luz "unidireccional" , desde una fuente hasta un detector, no se puede medir independientemente de una convención sobre cómo sincronizar los relojes en la fuente y el detector. Sin embargo, lo que se puede medir experimentalmente es la velocidad de ida y vuelta (o velocidad de la luz "en dos sentidos") desde la fuente hasta el detector y viceversa.
En libros populares y educativos sobre la teoría de la relatividad, se afirma con frecuencia que Michelson y Morley probaron experimentalmente la falacia del concepto etéreo. Esta es una declaración falsa. El resultado del experimento de Michelson-Morley demostró la imposibilidad de detectar el éter mediante un experimento de este tipo, pero no la ausencia de éter.
No se debe perder de vista el hecho de que los resultados del experimento de Michelson y Morley no impidieron que las nociones sobre el éter se mantuvieran durante dos décadas después de obtener su resultado de medición negativo. El mismo Michelson y Lorentz compartían estas nociones.
De hecho, FitzGerald y Lorentz explicaron este resultado por medio del acortamiento longitudinal de los objetos que se mueven a través del éter, es decir, lo explicaron dentro del marco de la visión etérea del mundo. Y así fue que en los últimos años de su vida, en 1952, Einstein escribió en el artículo “La Relatividad y el Problema del Espacio : “A propósito del experimento de Michelson y Morley, HA Lorentz demostró que el resultado obtenido al menos no contradice la teoría de un éter en reposo”.
Al respecto, también debe quedar claro el comentario de un proponente y divulgador de la teoría de la relatividad, M. von Laue, quien escribió: “…experimentalmente era imposible hacer una elección entre esta teoría (la teoría de Lorentz) y la de Einstein . teoría de la relatividad, y si la teoría de Lorentz , sin embargo, pasó a un segundo plano –aunque todavía tiene defensores entre los físicos–, sin duda esto ocurrió por razones de índole filosófica”.
¿Cómo debe tomarse la observación de M. von Laue de que es experimentalmente imposible hacer una elección entre la teoría de Lorentz y la teoría de Einstein? De hecho, según Lorentz, los sistemas de referencia en reposo en el éter y los que se mueven inercialmente de manera absoluta a través del éter no son físicamente iguales. ¿Está realmente de acuerdo esta circunstancia con el hecho de la igualdad de sistemas inerciales en el STR de Einstein?
La igualdad de los sistemas inerciales en el STR se expresa por medio de la invariancia de la notación matemática de las leyes de la naturaleza en estos sistemas, pero esta forma de igualdad migró históricamente al STR de Einstein desde la teoría de Lorentz . De hecho, las transformaciones que aseguran la forma inmutable de notación de estas mismas ecuaciones de Maxwell en diferentes sistemas de referencia inercial físicamente desiguales aparecen en el trabajo de Lorentz como consecuencia del requisito de tal inmutabilidad. Mientras que Einstein vinculó la inmutabilidad de la forma de notación de las leyes físicas de la naturaleza en diferentes sistemas de referencia a la igualdad física, Lorentz demostró que este requisito se puede cumplir incluso en sistemas físicamente desiguales absolutamente en reposo y en movimiento. Es decir, Lorentz mostróque los sistemas de referencia inerciales físicamente desiguales pueden transformarse en otros matemáticamente iguales imponiéndoles el requisito de invariancia
PM 2 Anillo