El experimento MÁS relevante del siglo XIX fue un FAIL

gogogo

Antecedentes

Los filósofos, durante milenios, han creído que el conocimiento se alcanzaba mediante la automeditación y reflexión. Los clásicos griegos se recrearon y reincidieron en el error de valorar más sus pensamientos que los experimentos empíricos, reproducibles y contrastables.

Aristóteles es un buen ejemplo de ello al practicar la ciencia desde la filosofía (no es culpa suya, como ya he dicho, era un mal del que adolecían él y sus coetáneos).

Esto le llevó a afirmar cosas como que el vacío no podía existir (horror vacui). Concepto que se impuso a las reflexiones de Demócrito y su escuela (que sospechaban, con cuestionable tino, que todo estaba formado por partículas más pequeñas e indivisibles con propiedades únicas: las llamaban átomos). Las ideas de Aristóteles sobre el "no-ser de la nada" (en realidad, esto es otro tema) perduraron hasta que el (también) famoso Pascal y sus hallazgos sobre la presión acabaron por exiliar estas ideas a los libros de historia.

Otras figuras históricas de la ciencia como el archirreconocido Galileo no se libraron y también fueron víctimas de los errores del incuestionado (durante demasiado tiempo) Aristóteles.

Volviendo al camino: hasta el renacimiento, se tenía por cierto que la nada no existía, por lo que se aceptaba que todo necesitaba de un medio para transmitirse: igual que el sonido necesitaba de materia para "navegar", la luz necesitaría de "algo" para "viajar".

En este contexto llega el brillante James Clerck Maxwell, enuncia su Teoría Electromagnética (1865) en la que establece que luz, magnetismo y electricidad eran distintas manifestaciones de una mismo fenómeno. Como, en su época, era impensable que las ondas electromagnéticas pudieran viajar por "la nada" recupera el elemento éter de los griegos como ese soporte invisible e incuantificable (oh, really... :rolleye:) por el que viajaban dichas ondas (y la luz).

Es curioso porque se volvieron a repetir, casi calcados, los mismos errores que cuando se intentaba explicar el calor y sus propiedades e interacciones: se inventaron un fluido mágico, invisible e inmedible que impregnaba todo y por el que viajaba el calor; la teoría del calórico de Lavoisier (sí, los grandes también fallan) en 1783. (¿alguien dijo materia oscura? es bromi jeje de ese tema no tengo ni idea).

A su vez (y esto lo hace aún más hilarante), la teoría del calórico sustituía a la teoría del flogisto, otra sustancia invisible e incuantificable que intentaba explicar la combustibilidad de la materia. En fin, estos científicos, menudos bromistas :psyduck:

Nota: el "vacío" como tal es más que discutible su existencia fuera de supuestos ideales en física teórica pero el concepto de la inexistencia del vacío dificultó el avance científico.

El experimento del siglo (XIX)

Enunciada la existencia del éter lumínico, faltaba demostrarlo experimentalmente. Algunos científicos destinaron muchos esfuerzos a ello.

A Albert Abraham Michelson (1852-1931) le obsesionaba la luz y la medición de su velocidad. Y eso, obviamente, estaba directamente relacionado por "su medio de transporte" y la demostración de la existencia del éter lumínico.

Michelson fue polaco de padres judíos (son estereotipos sanos) un reputado físico, fundador y primer director de dicho departamento en la Universidad de Chicago, premio Nobel en 1907 (por his optical precision instruments and the spectroscopic and metrological investigations carried out with their aid), llevó a cabo importantes trabajos e inventos en interferometría... ah, y en la serie Bonanza le dedicaron un personaje.

Por otro lado, Edward Williams Morley (1838-1923) fue un químico conocido por medir con altísima precisión el peso atómico del oxígeno, sus trabajos en óptica, astronomía y por el experimento que traigo en este hilo.

El primero necesitaba la capacidad de experimentos de precisión del segundo así que ambos se aliaron para realizar el experimento más ambicioso del siglo XIX: demostrar la existencia del éter lumínico/luminífero en el (original nombre nunca antes pensado)...

¡¡¡experimento Michelson-Morley!!!

Su plan se basaba en un invento de interferometría del primero consistente en emitir un haz de luz, dividirlo en dos, hacer que cada nuevo haz recorra la misma distancia, volver a juntarlos y medirlos para obtener (con gran precisión) cualquier mínima diferencia entre sus longitudes de onda.

imagen real del montaje experimental

croquis para los de la logse (98% de los foristas)


(Recordad que el croquis es eso, una simplificación. En realidad los haces de luz tenían más rebotes y era todo una "movida más chunga" y tal).

El interferómetro ideado por Michelson se montó sobre una base de piedra que descansaba sobre una piscina de mercurio (why not?) para poder rotar la piedra y así poder comprobar distintas orientaciones experimentales.

Se creía que el "viento de éter" funcionaba como una especie de corriente marítima que impulsaba o frenaba a la luz dependiendo de si sus sentidos de movimiento eran más o menos coincidentes (de si "nadaba" a favor o en contra).

paja mental: descripción gráfica

Por tanto, al dividir el haz de luz y recorrer cada uno un camino distinto, se tenía que dar una diferencia de velocidad apreciable en millonésimas de segundo.

El experimento era muy relevante porque podía servir para cimentar aún más ciertas bases de la física o para estropear la fiesta nivel "la cita iba de puta madre hasta que me cagué encima. Literalmente". Además, tiene lugar en un momento en que la física aún no gozaba del prestigio y reconocimiento de hoy en día y estaba dando unos primeros y tímidos pasos camino de su profesionalización.

Lo pusieron en práctica en 1887 y, bueno, huelga decir que, como he spoileado en el título, el experimento fue fallido y se obtuvieron idénticas longitudes de onda para los dos haces.

Consecuencias del experimento

En un primer momento algunos científicos llegaron a defender que se trataba de algún error experimental o de alguna excepción a la norma. Tanto Michelson como Morley eran prestigiosos científicos y era difícil para la comunidad creer que estuvieran errados. Pero los propios autores y otros investigadores repitieron experimentos similares y los resultados fueron demoledores: el éter lumínico no existía.

Ernest Mach fue uno de los primeros físicos en asumir esto. Lorentz intentó explicar los resultados con su conocida Contracción homónima.

En 1905, un jovencito confuso, influido por los resultados de este (fallido) experimento, desarrolló, complementó y amplió el trabajo de Lorentz y expuso su Teoría de la Relatividad Espacial. Aquel muchachito alemán de origen judío era el mismísimo Albert Einstein (y además de verdad, no lo digo for the memes).

alguna fuente random

El libro Homo Sapiens? Història breu dels grans errors del coneixement humà, de Pedro Domínguez Gento
http://spiff.rit.edu/classes/phys150/lectures/mm_results/mm_results.html
https://www.thoughtco.com/the-michelson-morley-experiment-2699379
https://www.nytimes.com/1987/04/28/science/in-centennial-of-one-of-its-biggest-failures-science-rejoices.html

P.D.: es la última vez que hago un hilo así desde el movris, menudo suplicio. Al final yo mismo he ido perdiendo fuelle y se me hacía cuesta arriba acabar el post. Ir cambiando y navegando entre tantas pestañas es un coñazo y a veces se me borra lo escrito, menos mal que voy haciendo copia en el bloc de notas.

Espero que le guste a alguien (he intentado meter algún chascarrillo cutre para amenizar el tocho) y suscribiros, dadle a laic y activad la campanita para más contenido. Y activad el adblock como señal de protesta por el ban a @doritos (admins es broma).

25
hda

Clap, clap.

Me gusta mucho este hilo. Gracias por el curro. Te lo pongo como noticia.

Todo está muy bien explicado pero me gustaría hacer un apunte que quizás aclare alguna cosa. Cuando dices:

[La interferometría] consistente en emitir un haz de luz, dividirlo en dos, hacer que cada nuevo haz recorra la misma distancia, volver a juntarlos y medirlos para obtener (con gran precisión) cualquier mínima diferencia entre sus longitudes de onda.

En realidad las longitudes de onda serán las mismas (el haz se divide en dos, A y B).

Lo que sucede en un interferómetro es que el camino de los brazos A y B es igual con gran precisión. Así que si se vuelven a unir A y B, resulta en el haz original (la vibración de las ondas EM de A y B están en fase). No obstante, si hay alguna diferencia aunque sea mínima en el camino óptico de los haces, por ejemplo debida a que uno de ellos ve "impulsado" su trayecto por el éter, el haz resultante sería diferente (las vibraciones de las ondas EM de A y B están desfasadas). Esto generaría un patrón de intensidades (interferencia constructiva y destructiva de las ondas A y B). Y, de hecho, midiendo este patrón se podría ver cuán diferente es el camino entre A y B. Si el artículo que nos trae #1 se refiere como "longitud de onda" a la distancia entre los máximos de este patrón de intensidad, todo correcto. Pero no debemos confundirla con la longitud de onda de la luz.

Si el éter fuese siempre en la misma dirección en el universo, tal es lo que se pensaba, si hacemos este experimento en el afelio y otro en el perihelio de la tierra, por ejemplo, los aportes del éter cambiarían de un brazo al otro. ¡Y tendrían que verse unas diferencias que no se vieron! ¡Nunca se vio nada!

La verdad es que es el experimento fallido más famoso de la historia. E involucra una física muy manejable. Mola un montón.

Disculpad la parrafada, espero que haya quedado entendible.

PD: me ha encantado que mentases el flogisto. Soy de las pocas personas que conozco que aún habla de él XD

3 1 respuesta
Kimura

Tiene mas mérito y dificultad hacer ese post desde móvil, que no toda la disposición experimental que hicieron M-M en su día xDD

Aún así odio ser esa persona, pero tengo que hacer una matización. Una semántica, que es las mas tonta y mierders de las matizaciones, pero aún así:

El experimento M-M en ningún caso fue un "fail", o un experimento fallido, con esa significación fea que tiene la palabra. De hecho, se trata de uno de los paradigmas de experimentos "nulos", Nulos en el contexto científico de resultado que no apoya la hipótesis inicial. Lo cual ojo, es terriblemente diferente a "fallido". Ya que en ciencia, el resultado nulo es un resultado mas como cualquier otro. E incluso en el peor de los casos, te ayuda a poner límites o fronteras, ya sean superiores o inferiores, a que resultados esperar en consiguientes experimentos. Lo cual es importantísimo. Como que esa es la base de la ciencia.

De hecho este no es el único caso en que un resultado null ha supuesto mas tarde un avance científico. Así en frío se me ocurre el experimento Eötvös también relacionado con la relatividad. En genética en sus comienzos todos los avances vienen así. En física de partículas, básicamente la única manera de avanzar es con ellos. Yendo aún mas lejos, uno de los mayores frenos a la ciencia en general es la no publicación de resultados nulos, los cuales se callan por "vergüenza" y ello promueve que se repitan los mismos errores una y otra vez. Ahí en biomedicina y demás biomierdas sacan mucha ventaja, ya que tienen incluso journals dedicados exclusivamente a resultados nulos.

5 2 respuestas
hda

#3 sin duda es interesante que hagas esa distinción semántica. Obviamente "fallido" se refiere aquí a que no apoya la hipótesis inicial, que era el objetivo. No que el experimento hubiese salido mal jaja

1
gogogo

#2 gracias por la aclaración, así se entiende mejor. Si he entendido bien el experimento, querían medir variaciones mínimas en el tiempo en que cada haz recorría la misma distancia. Es decir, en su velocidad ya que el haz que fuera más a favor del viento de éter no vería su velocidad tan afectada como el otro haz.

Al representar las longitudes de ondas serían iguales pero con la salvedad de que una (la más lenta) se habría desfasado. ¿No?

Sobre lo del flogisto lo aprendí hace poco, en el mismo libro que cito en la fuente, no recuerdo haberlo escuchado antes. Y su historia me recordaba demasiado al calórico y al éter lumínico así que tuve que nombrarlo xD

#3 se entiende perfectamente tu puntualización pero creo que se sobrentendía que el experimento en sí funcionó perfectamente al arrojar unos resultados correctos.

Pero para Michelson y Morley fue un varapalo porque esperaban encontrar otros resultados (el fail del título lo puse más por humor-clickbaitero que por otra cosa).

De hecho, Michelson ya había intentado demostrar la existencia del éter en el 81 y, posteriormente, volvió a intentarlo varias veces más. A Morley, creo, no le atraía tanto la materia como al primero pero aún así también hizo un par de intentos más por demostrat la existencia del éter.

S

Muy buen hilo. No puedo aportar mucho porque no entiendo de magia pero muy interesante.

Aquel muchachito alemán de origen judío era el mismísimo Albert Einstein

Mis dies.

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