¿Se sospechaba que la velocidad de la electricidad era igual a la velocidad de la luz?

Durante mucho tiempo no solo se creyó, sino que incluso se comprobó que las señales eléctricas se movían no solo tan rápido sino más rápido que la luz, incluso "instantáneamente". Los experimentos originales con descargas electrostáticas de la botella de Leyden se realizaron incluso antes de que se introdujeran los cables. Según la Historia de la telegrafía eléctrica de Fahie , uno de los primeros experimentadores, Winkler " en 1744, comprobó que la rapidez de una descarga eléctrica era extremadamente grande y comparable con la velocidad del rayo ". Usó una batería de tres tinajas conectadas por un cable aislado, tendido a lo largo de la orilla del río Pleisse, cuyas aguas cerraban el circuito. Lemonnier hizo otra demostración:

" En abril de 1746, en la corte de los cartujos, tendió dos alambres paralelos de 5700 pies cada uno, de modo que los cuatro extremos estuvieran juntos. Entre un par colocó una jarra y agarró él mismo las otras extremidades; Para completar el circuito, no pudo distinguir ningún intervalo (tan corto fue) entre la chispa en la jarra y la descarga en sus brazos " .

En 1746 Nollet realizó experimentos sobre la velocidad de propagación con 200 monjes tomados de la mano, formando un círculo de unos 1,6 km y concluyó que la velocidad de la electricidad era muy alta pero finita, véase Guarnieri, The Rise of Light . Pero los experimentos sistemáticos a gran escala de 1747 realizados por un comité de la Royal Society bajo la dirección de Watson, incluidos Folkes, Cavendish y Bevis, entre otros, llevaron a una conclusión diferente:

" ...El 14 de agosto en Shooter's Hill, se hizo un experimento "para probar si la descarga eléctrica era perceptible al doble de la distancia a la que había sido transportada, en terreno perfectamente seco y donde no había agua cerca; y también para distinguir, si es posible, su velocidad en comparación con la del sonido". El circuito constaba de dos millas de cable y dos millas de terreno perfectamente seco, pero había caído una lluvia en las cinco semanas anteriores. El cable del el revestimiento interior de la vasija tenía 6732 pies de largo y estaba apoyado en todo su recorrido sobre palos cocidos, y el que comunicaba con el revestimiento exterior estaba aislado de manera similar y tenía 3,68 pies de largo.

Los observadores colocados en los extremos de estos cables, separados por dos millas, estaban provistos de cronómetros para anotar el momento en que sintieron el choque. El resultado de una serie de cuidadosas observaciones fue que "hasta donde pudo distinguirse, el tiempo en que la materia eléctrica realizó su circuito pudo haber sido instantáneo" " . [citado por Fahie]

Cabe señalar que en ese momento también se creía que la gravedad actuaba instantáneamente, para disgusto de Newton, y ciertamente más rápido que la luz. En Celestial Mechanics (1799), Laplace introdujo la dependencia de la velocidad en la ley de la gravedad y demostró que los planetas saldrían rápidamente de sus órbitas a menos que la gravedad fuera millones de veces más rápida que la luz. Consulte ¿Qué desarrollos del siglo XIX contribuyeron a la teoría general de la relatividad ? Todavía en 1837, la propagación instantánea de señales en el cable todavía se afirmaba en la propuesta de telégrafo de Alexander, basada en las ideas de Ampere y Ritchie, y publicada en varias revistas de Edimburgo y Londres:

" Se ha encontrado mediante experimentos hechos con miras a determinar la velocidad de la electricidad, que se transmite instantáneamente, por medio de un alambre de hierro común, a una distancia de ocho millas; y los electricistas de primera eminencia han declarado su opinión de que, a juzgar por toda la experiencia científica, la influencia eléctrica o galvánica se transmitiría casi instantáneamente de un extremo al otro de un conductor metálico, como un alambre de cobre ordinario de espesor moderado, de unas cien millas de longitud". [citado por Fahie ]

Según Guarnieri, en 1854 Thomson (más tarde Lord Kelvin), mientras tendía los cables telegráficos transatlánticos, derivó la primera versión de la "ecuación del telegrafista".(PDE de segundo orden) para la propagación electromagnética en una línea telegráfica. Pero ignoró la inductancia y trató la telegrafía como una difusión más que como una propagación de ondas. Por tanto, la velocidad de la señal era inversamente proporcional al cuadrado de la longitud del cable. En 1857, Kirchhoff (1824-1887) derivó una ecuación de onda para la corriente y la carga en una línea larga, teniendo en cuenta los efectos de autoinducción, y calculó que la velocidad era igual a la velocidad de la luz. La derivación moderna de la ecuación del telegrafista a partir de las leyes de circuito de Kirchhoff fue dada por primera vez por Heaviside en 1876. En 1886 introdujo el término impedancia y en 1887 desarrolló el modelo moderno de una línea de transmisión "sin distorsión", consulte la nota histórica en McDonald's Distortionless Transmission Line .

En 1855 (publicado en 1856), Weber y Kohlrausch señalaron que " la relación entre la unidad de carga electromagnética absoluta y la unidad de carga electrostática absoluta ", en notación moderna$\frac1{\sqrt{μ_0ε_0}}$, dónde$μ_0,ε_0$son la permeabilidad magnética y la permitividad eléctrica del vacío, respectivamente, tenían las unidades de velocidad, y determinaron experimentalmente que estaba notablemente cerca de la velocidad de la luz, ver referencias en Constantes electromagnéticas y la velocidad de la luz . Hacia fines de 1861, Maxwell derivó la fórmula general$v=\frac1{\sqrt{με}}$para la velocidad de propagación electromagnética en un medio en la parte III de su artículo On Physical Lines of Force, y sugirió, en particular, que la luz era una forma de radiación electromagnética, véase Historia de las ecuaciones de Maxwell . También resolvió el problema de la velocidad de propagación electromagnética en un medio.

Y resultó que las estimaciones de Laplace se basaban en un tipo incorrecto de dependencia de la velocidad (en términos modernos, no invariante de Lorentz). Las teorías electromagnéticas de la gravedad, que implican su propagación a la velocidad de la luz, fueron propuestas a finales del siglo XIX, en particular por el propio Lorentz.