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Con este post comenzará un ciclo de publicaciones en Aprender Física que barrerán los principales descubrimientos que dieron lugar a la física moderna, trataré de explicar como fue la transición entre la física clásica de Newton y la física relativista de Einstein y la cuántica; estas dos teorías permitieron explicar muchos fenómenos que la física de Newton no permitía explicar.

El éter

El primero de estos descubrimientos se hizo en 1887 y permitió demostrar que la velocidad de la luz es la misa en todos los sistemas de referencia al tiempo que derrumbó la teoría del éter. (En el siglo XIX los físicos creían que el espacio interplanetario estaba lleno de éter, un medio muy rígido pero en el que los planetas y la luz se movían sin resistencia alguna). Por aquel entonces se creía que la teoría del éter era perfecta, simplemente faltaba demostrar su existencia. Michelson y Morley se unieron para trabajar juntos diseñaron un aparato denominado interferómetro y serviría para demostrar la existencia del éter.

>Michelson y Morley

El interferómetro es un invento que utiliza un haz de luz que choca contra un espejo semirreflectante (parte de la luz se refracta y parte se refleja), entonces los haces de luz recorren caminos diferentes y comienzan una “carrera” si los dos llegan a la vez a la meta, la interferencia entre los dos rayos será constructiva y en la pantalla aparecerá un punto blanco. Si la carrera no termina en empate aparecerá un punto negro en la pantalla.

Michelson y Morley trabajaron muy duro en este artefacto, lo hicieron tremendamente preciso ya que sabían que si existía el éter la influencia que se vería en la Tierra sería muy pequeña. Suspendieron el interferómetro sobre una piscina de mercurio para evitar las vibraciones del pasar de la gente y de los caballos, con el objetivo de que su medida fuera lo más perfecta posible.

>interferómetro

Michelson y Morley comenzaron sus medidas para ver si aparecía en la pantalla un punto blanco o negro (ellos esperaban un punto negro, demostrando así la existencia del éter, ya que de alguna forma el éter favorecería la velocidad de la luz en un caso y no en otro haciendo que la carrera la ganase uno de los dos rayos), pero por más que hacían y repetían el experimento, mejoraban su artefacto y otra vez lo mismo, siempre les salía un punto blanco: esto significaba que el éter no afectaba a la velocidad de la luz y por tanto no existía.

Este resultado conmocionó a toda la comunidad científica del momento y sirvió para Lorentz y más tarde Einstein sentasen las bases de la relatividad especial, fue un punto y aparte en la físicay fue el primer paso para hacia la física moderna. Lo más irónico de todo es que Michelson nunca llegó a aceptar el resultado de su experimento, nunca aceptó las teorías de Einstein ni tampoco la inexistencia del éter.

Si queréis saber más del experimento de Michelson-Morley os invito a que veáis la lección 41 del Universo Mecánico. También os invito a que juguéis con esta aplicación en flash. Los enlaces complementarios son cortesía de la Wikipedia.

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This is the first of a group of posts which will try to explain the origin of modern physics. On the late XIX and on early XX century, many discoveries and experiments proved that the previous theories were wrong, and (the discoveries?)they were used by remarkable physicists, to build and extend the basis/frameworks (ments) of modern physics: both quantum and relativity theories.

Probably the most important discovery within the field of physics (apart from the juicy story about Newton’s apple) was done took place on 1887, (and) when it was proved that light speed is the same on all reference systems. It was the Michelson-Morley experiment.

>Michelson & Morley

On the XIX century physicists believed that the interplanetary space was filled by ether, an (the material) element through which where the light could propagate in (through the) space. It was thought that the ether theory was perfect and conclusive, and that they only needed to prove it. Michelson and Morley started working together to design an instrument that would prove the existence of the ether.

The ether

The interferometer separates a beam of light into two beams using a semi-reflector mirror. Light beams then initiate (start) then a kind of “race” following different paths. If the race ends up with a drawn?, a constructive interference will be produced, and a white dot will appear on the screen. If one of the beams wins, a black dot will appear instead of the white one. (the interference will be de-constructive).

>Interferometer

Michelson and Morley worked very hard on this artifact, they made it to be extraordinary precise, because they knew that ether’s influence, if it was present, (there was one), would be very limited. (small). The final instrument was floating on a mercury pool to avoid vibrations, so the measure would allow it to be as precise as possible.

Michelson and Morley started their/the they measurements looking for a black dot on their screen, that would will prove the existence of the ether. Somehow, the ether would will boost the light’s speed on one direction and decrease its speed (slow it) on the other. direction. But the very each and every time they repeated the experiment they got the same result: results, a white dot. They weren’t able to perceive and therefore to measure, any any influence on light’s speed, so it there seemed to be no ether present that they could identify at all.

This result shocked most of the (whole) scientific community, and it set off an inflection point on the history and evolution of physics. Both Lorentz and Einstein used these results to elaborate a whole new theory: Einstein’s Relativity.

If you are interested in learning more, (you can learn more about) follow the report of this experiment on the 41th lesson of the Mechanical Universe. You can also explore (play a little bit) on your own with this flash application.

I highly encourage you to watch the 41th lesson of the Mechaninal Universe. Or you can play with this flash. Links courtesy of Wikipedia

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