Éter (física)

Éter (física)

L'éter luminífero: es va desenrollar l'hipòtesis, hui obsoleta, de que tot l'espai està ocupat per un «mig» invisible i intangible, l'éter, en el que es propaguen les ones de llum i en el que es mouen els cossos celests.

El éter luminífero o simplement éter («luminífero» significa 'portador de llum') va ser el mig postulat per a la propagació de la llum. Es va utilisar per a explicar la capacitat de la llum aparentment basada en les ones per a propagar-se a través de l'espai buit, alguna cosa que les ones no deurien poder fer. La suposició d'un pla espacial d'éter luminífero, en lloc d'un buit espacial, va proporcionar el mig teòric requerit per les teories d'ona de la llum.

L'hipòtesis de l'éter va ser un tema de considerable debat a lo llarc de la seua història, ya que requeria l'existència d'un material invisible i infinit sense interacció en els objectes físics. A mida que s'explorava la naturalea de la llum, especialment en el XIX, les qualitats físiques requerides d'un éter es tornaven cada volta més contradictòries. A fins de el XIX, es qüestionava l'existència de l'éter, encara que no existia una teoria física que ho reemplaçara.

El resultat negatiu del experiment de Michelson-Morley (1887) va sugerir que l'éter no existia, una troballa que es va confirmar en experiments posteriors fins a la década de 1920. Açò va dur a un considerable treball teòric per a explicar la propagació de la llum sense un éter. Un alvanç important va ser la teoria de la relativitat, que podria explicar per qué l'experiment no va poder vore l'éter, pero es va interpretar de manera més àmplia per a sugerir que no era necessari. L'experiment de Michelson-Morley, junt en el radiador de cos negre i l'efecte fotoeléctrico, va anar un experiment clau en el desenroll de la física moderna, que inclou tant la relativitat com la teoria quàntica, l'última de les quals explica la naturalea ondulatoria de la llum.

L'història de la llum i l'éter

Partícules contra ones

Artícul principal → Dualitat ona corpúscul.

En el XVII, Robert Boyle va ser un partidari d'una hipòtesis de l'éter. Segons Boyle, l'éter consistix en partículas sotils, una de les quals explica l'absència de buit i les interaccions mecàniques entre els cossos, i l'atra explica fenomens com el magnetisme (i possiblement la gravetat) que, de lo contrari, són inexplicables en la base de les interaccions purament mecàniques dels cossos macroscòpics, «encara que en l'éter dels antics no es va notar res més que una substància difusa i molt sotil; Els vapors es mouen en un curs determinat entre el pol nort i el sur».

Christiaan Huygens va propondre l'hipòtesis de que la llum és una ona que es propaga a través d'un éter. Ell i Isaac Newton sol podien imaginar les ones de llum com a llongitudinals, propagant-se com el sò i atres ones mecàniques en els decorreguts. No obstant, les ones llongitudinals necessàriament tenen solament una forma per a una direcció de propagació donada, en lloc de dos polarisació com l'ona travessera. Per lo tant, les ones llongitudinals no poden explicar la birrefringencia, en la que dos polarisació de la llum es refractan de manera diferent per un cristal. Ademés, Newton va rebujar la llum com a ones en un mig perque dit mig tindria que estendre's en tots els llocs en l'espai, i per lo tant «pertorbar i retardar els moviments d'eixos grans Cossos» (els planetas i cometas) i per lo tant «ya que no servix per a res i dificulta el funcionament de la Naturalea, i la fa languidecer, per lo que no hi ha evidència de la seua existència, i per lo tant deu ser rebujat».Plantilla:CR

Isaac Newton va sostindre que la llum està formada per numeroses partícules menudes. Açò pot explicar característiques tals com la capacitat de la llum per a viajar en llínea recta i reflectir les superfícies. Newton va imaginar que les partícules de llum eren «corpúsculs» no esfèrics, en diferents «costats» que donen lloc a la birrefringencia. Pero la teoria de les partícules de la llum no pot explicar satisfactòriament la refracció i la difracció. Per a explicar la refracció, Newton en Opticks (1704) va postular un «mig etéreo» transmetent vibracions més ràpit que la llum, per lo que la llum, quan se sobrepassa, es posa en «Ajusts de fàcil Reflexió i fàcil Transmissió», lo que va causar refracció i difracció. Newton creïa que estes vibracions estaven relacionades en la radiació de calor:

¿No es transmet la calor de l'habitació càlida a través del buit per les vibracions d'un mig molt més sotil que l'aire, que en acabant de que es va extraure l'aire va permanéixer en el buit? ¿I no és este Mig el mateix en eixe Mig pel qual la Llum es refracta i reflectix, i per mig de quines Vibracions la Llum comunica la Calor als Cossos, i es posa en Ajust de Reflexió fàcil i Transmissió fàcil?

En contrast en la comprensió moderna de que la radiació de calor i la llum són radiació electromagnètica, Newton vea la calor i la llum com dos fenomens diferents. Ell creïa que les vibracions de calor eren excitades «quan un Raig de Llum cau sobre la Superfície de qualsevol cos pelúcido». Va escriure:

No sé qué és este éter, pero si es compon de partícules, llavors deuen ser extremadament més chicotet que els de l'aire, o inclús que els de la llum: la pequeñez excessiva de les seues partícules pot contribuir a la grandea de la força per la qual eixes partícules poden retrocedir unes d'unes atres, i per lo tant fan que eixe mig siga molt més rar i elàstic que l'aire i, per tant, molt manco capaç de resistir els moviments dels proyectils, i molt més capaç de pressionar als cossos burdos, en esforçar-se per expandir-se.

Bradley sugerix partícules

En 1720, James Bradley va portar a terme una série d'experiments que intentaven medir el paralaje estelar prenent medides d'estreles en diferents époques de l'any. A mida que la Terra es mou al voltant del sol, l'àngul aparent d'un punt distant dau canvia. En medir eixos ànguls, la distància a l'estrela es pot calcular en base en la circumferència orbital coneguda de la Terra al voltant del Sol. No va detectar cap paralaje, per lo que va colocar un llímit inferior en la distància a les estreles.

Durant estos experiments, Bradley també va descobrir un efecte relacionat; Les posicions aparents de les estreles varen canviar a lo llarc de l'any, pero no com s'esperava. En lloc d'maximizar l'àngul aparent quan la Terra estava en un dels extrems de la seua òrbita sobre l'estrela, l'àngul es va maximizar quan la Terra estava en la seua velocitat lateral més ràpida sobre l'estrela. Este efecte ara es coneix com aberració estelar.

Bradley va explicar este efecte en el context de la teoria corpuscular de la llum de Newton, en mostrar que l'àngul d'aberració es donava per mig de la simple suma vectorial de la velocitat orbital de la Terra i la velocitat dels corpúsculs de la llum, de la mateixa manera que les gotes de pluja que cauen verticalment choquen contra un objecte en moviment en un àngul. Coneixent la velocitat de la Terra i l'àngul d'aberració, açò li va permetre estimar la velocitat de la llum.

Explicar l'aberració estelar en el context d'una teoria de la llum basada en l'éter es va considerar més problemàtic. Com l'aberració es basava en les velocitats relatives, i la velocitat medida depenia del moviment de la Terra, l'éter tenia que permanéixer estacionario sobre l'estrela a mida que la Terra es movia a través d'ella. Açò significava que la Terra podia viajar a través de l'éter, un mig físic, sense efecte aparent, precisament el problema que va dur a Newton a rebujar un model d'ona en primer lloc.

La teoria de les ones triumfa

Un sigle més vesprada, Thomas Young i Augustin-Jean Fresnel varen reviure la teoria de l'ona sobre la llum quan varen senyalar que la llum podria ser una ona travessera en lloc d'una ona llongitudinal, la polarisació d'una ona travessera (com els «costats» de la llum de Newton) podria explicar la birrefringencia, i despuix d'una série d'experiments sobre difracció, el model de partícules de Newton va ser finalment abandonat. Ademés, els físics varen assumir que, de la mateixa manera que les ones mecàniques, les ones de llum requerien un mig per a la propagació i, per lo tant, requerien l'idea de Huygens d'un «gas» d'éter que impregnava tot l'espai.

No obstant, una ona travessera aparentment requerix que el mig de propagació es comporte com un sòlit, en oposició a un gas o decorregut. L'idea d'un sòlit que no interactuava en una atra matèria semblava una miqueta estranya, i Augustin-Louis Cauchy va sugerir que potser hi havia algun tipo de «arrastre», pero açò feya que les medicions d'aberració foren difícils d'entendre. També va sugerir que l'absència d'ones llongitudinals sugeria que l'éter tenia compresibilidad negativa. George Green va senyalar que tal decorregut seria inestable. George Gabriel Stokes es va convertir en un defensor de l'interpretació de l'arrastre, desenrollant un model en el que l'éter podria ser rígit a freqüències molt altes i decorregut a velocitats més baixes (per analogia en la resina de pi). Aixina, la Terra podria moure's a través d'ella en prou llibertat, pero seria lo suficientment rígida per a soportar la llum.Plantilla:CR

Electromagnetisme

En 1856, Wilhelm Eduard Weber i Rudolf Kohlrausch va medir el valor numèric de la relació de l'unitat de càrrega electromagnètica a l'unitat de càrrega electrostàtica. Varen trobar que la relació és igual al producte de la velocitat de la llum i la raïl quadrada de dos. A l'any següent, Gustav Kirchhoff va escriure un document en el que mostrava que la velocitat d'una senyal a lo llarc d'un cable elèctric era igual a la velocitat de la llum. Estos són els primers vínculs històrics registrats entre la velocitat de la llum i els fenomens electromagnètics.Plantilla:CR

James Clerk Maxwell va començar a treballar en les llínees de força de Michael Faraday. En el seu artícul de 1861 Sobre llínees físiques de força, va modelar estes llínees magnètiques de força utilisant una mar de vórtices moleculars que considerava en part fet d'éter i en part de matèria ordinària. Va derivar expressions per a la constant dielèctrica i la permeabilidad magnètica en térmens de l'elasticitat travessera i la densitat d'este mig elàstic. Després va comparar la relació de la constant dielèctrica en la permeabilidad magnètica en una versió adequadament adaptada del resultat de Weber i Kohlrausch de 1856, i va substituir este resultat en l'equació de Newton per la velocitat del sò. En obtindre un valor que estava prop de les mides de la velocitat de la llum realisades per Hippolyte Fizeau i per Léon Foucault, Maxwell va concloure que la llum consistix en ondulacions del mateix mig que és la causa dels fenomens elèctrics i magnètics.

No obstant, Maxwell havia expressat algunes incertituts sobre la naturalea precisa de les seues vórtices moleculars, per lo que va començar a embarcar-se en un enfocament purament dinàmic del problema. Va escriure un atre artícul en 1864, titulat Una teoria dinàmica del camp electromagnètic, en el que els detalls del mig luminífero eren menys explícits. Encara que Maxwell no va mencionar explícitament la mar de vórtices moleculars, la seua derivació de la llei de circulació de Ampère es va traslladar del document de 1861 i va utilisar un enfocament dinàmic que involucrava un moviment de rotació dins del camp electromagnètic que va comparar en l'acció dels volants. Usant este enfocament per a justificar l'equació de força electromotriz (el precursor de l'equació de força de Lorentz), va derivar una equació d'ona d'un conjunt de huit equacions que apareixien en el document i que incloïen l'equació de força electromotriz i la llei de circulació de Ampère. Maxwell, una volta més, va utilisar els resultats experimentals de Weber i Kohlrausch per a mostrar que esta equació d'ona representa una ona electromagnètica que es propaga a la velocitat de la llum, per lo que recolza la visió de que la llum és una forma de radiació electromagnètica.

L'aparent necessitat d'un mig de propagació per a tals ones hertzianas es pot vore pel fet de que consistixen en ones elèctriques ortogonals (I) i magnètiques (B o H). Les ones I consistixen en camps elèctrics dipolares ondulats, i tots els dipols semblaven requerir càrregues elèctriques separades i opostes. La càrrega elèctrica és una propietat inextricable de la matèria, per lo que semblava que es requeria algun tipo de matèria per a proporcionar la corrent alterna que sembla existir en qualsevol punt a lo llarc de la trayectòria de propagació de l'ona. La propagació d'ones en un verdader buit implicaria l'existència de camps elèctrics sense càrrega elèctrica associada, o de càrrega elèctrica sense matèria associada. Si be és compatible en les equacions de Maxwell, l'inducció electromagnètica dels camps elèctrics no es va poder demostrar en el buit, ya que tots els métodos de detecció de camps elèctrics requerixen material carregat eléctricamente.

Ademés, les equacions de Maxwell requerien que totes les ones electromagnètiques en el buit es propagaren a una velocitat fixa, c. Com açò solament pot ocórrer en un marc de referència en la física newtoniana (vore relativitat galileana-newtoniana), l'éter es hipotetizó com el marc de referència absolut i únic en el que se sostenen les equacions de Maxwell. És dir, l'éter deu ser «encara» universalment, de lo contrari c variaria junt en qualsevol variació que poguera ocórrer en el seu mig de soport. El mateix Maxwell va propondre varis models mecànics d'éter basats en rodes i engranages, i George Francis FitzGerald inclús va construir un model funcional d'un d'ells. Estos models varen tindre que estar d'acort en el fet de que les ones electromagnètiques són travesseres pero mai llongitudinals.

Problemes

En este punt, les qualitats mecàniques de l'éter s'havien tornat cada volta més màgiques: tenia que ser un decorregut per a omplir l'espai, pero que era millons de voltes més rígit que l'acer per a soportar les altes freqüències de les ones de llum. També tenia que ser sense massa i sense viscosidad, de lo contrari, afectaria visiblement les òrbites dels planetes. Ademés, semblava que tenia que ser completament transparent, no dispersivo, incompresible i continu a una escala molt menuda. Maxwell va escriure en la Enciclopèdia Britànica:

Els éter es varen inventar per a que els planetes nadaren, per a constituir atmòsfera elèctriques i efluvios magnètics, per a transmetre sensacions d'una part del nostre cos a una atra, i aixina successivament, fins que tot l'espai s'haguera omplit tres o quatre voltes en éter. ... L'únic éter que ha sobrevixcut és l'inventat per Huygens per a explicar la propagació de la llum.

Els científics contemporàneus estaven al tant dels problemes, pero en este punt la teoria de l'éter estava tan arraïlada en la llei física que simplement es va assumir que existia. En 1908 Oliver Lodge va pronunciar un discurs en nom de Lord Rayleigh A la Royal Institution sobre este tema, en el que va descriure les seues propietats físiques i després va intentar oferir raons per les que no eren impossibles. No obstant, també estava al tant de les crítiques i va citar a Lord Salisbury dient que «l'éter és poc més que un cas nominatiu del verp ondular». Uns atres ho varen criticar com un «invent anglés», encara que Rayleigh va dir en broma que en realitat era un invent de la Royal Institution.

A principis de el XX, la teoria de l'éter estava en problemes. Una série d'experiments cada volta més complexos es varen portar a terme a fins de el XIX per a intentar detectar el moviment de la Terra a través de l'éter, i no ho varen fer. Una série de teories propostes sobre l'arrastre de l'éter podrien explicar el resultat nul, pero eren més complexos i tendien a utilisar coeficients d'apariència arbitrària i suposicions físiques. Lorentz i FitzGerald varen oferir en el marc de la teoria de l'éter de Lorentz una solució més elegant a cóm el moviment d'un éter absolut podria ser indetectable (contracció de la llongitut), pero si les seues equacions anaren correctes, la nova teoria especial de la relativitat (1905) podria generar les mateixes matemàtiques sense referir-se a un éter en absolut. L'éter va caure davant la navaixa de Ockham.

Moviment relatiu entre la terra i l'éter

Arrastre d'éter

Els dos models més importants, l'objectiu dels quals era descriure el moviment relatiu de la Terra i l'éter, varen anar el model d'Augustin-Jean Fresnel (1818) de l'éter (casi) estacionario que inclou una resistència parcial a l'éter determinada pel coeficient d'arrastre de Fresnel. i George Gabriel Stokes' (1844)

model d'arrastre complet d'éter. L'última teoria no es va considerar correcta, ya que no era compatible en l'aberració de la llum, i les hipòtesis auxiliars desenrollades per a explicar este problema no eren convincents. Ademés, experiments posteriors com l'efecte Sagnac (1913) també varen mostrar que este model és insostenible. No obstant, l'experiment més important que respala la teoria de Fresnel va ser la confirmació experimental de Fizeau en 1851 de la predicció de 1818 de Fresnel de que un mig en índex de refracció n que es mou en una velocitat v aumentaria la velocitat de la llum que viaja a través del mig en la mateixa direcció que v des de c/n a:

$\frac{c}{n}+(1-\frac{1}{n^2})v.$

És dir, el moviment agrega solament una fracció de la velocitat del mig a la llum (predita per Fresnel per a fer que la llei de Snell funcione en tots els marcs de referència, en consonancia con l'aberració estelar). Açò es va interpretar inicialment com que el mig arrastra l'éter en una part de la velocitat del mig, pero eixa comprensió es va tornar molt problemàtica en acabant de que Wilhelm Veltmann va demostrar que l'índex n en la fòrmula de Fresnel depenia de la llongitut d'ona de la llum, per lo que l'éter no es podia moure a una velocitat independent de la llongitut d'ona. Açò implicava que deu haver un éter separat per a cada una de les infinites freqüències.

Experiments negatius de deriva de l'éter

La dificultat clau en l'hipòtesis de l'éter de Fresnel va sorgir de la yuxtaposició de les dos teories ben establides de la dinàmica newtoniana i l'electromagnetisme de Maxwell. Baixe una transformació galileana, les equacions de la dinàmica newtoniana són invariantes, mentres que les de l'electromagnetisme no ho són. Bàsicament, açò significa que, si be la física deu seguir sent la mateixa en els experiments no accelerats, la llum no seguirà les mateixes regles perque està viajant en el «marc d'éter» universal. Algun efecte causat per esta diferència deuria ser detectable.

Un eixemple simple es referix al model en el que es va construir originalment l'éter: el sò. La velocitat de propagació de les ones mecàniques, la velocitat del sò, es definix per les propietats mecàniques del mig. El sò viaja 4,3 voltes més ràpit en l'aigua que en l'aire. Açò explica per qué una persona que escolta una explosió baixe l'aigua i emergix ràpidament pot tornar a sentir-la a mida que el sò més llent aplega a través de l'aire. De manera similar, un viager en un avió de passagers encara pot mantindre una conversació en un atre viager perque el sò de les paraules viaja junt en l'aire dins de l'avió. Este efecte és bàsic per a totes les dinàmiques newtonianas, que diu que tot, des del sò fins a la trayectòria d'una pilota de béisbol llançada, deu permanéixer igual en l'avió que vola (a lo manco a una velocitat constant) com si encara estiguera assentat en el sol. Esta és la base de la transformació de Galilea, i el concepte de marc de referència.

Pero no se suponia que lo mateix fora cert per a la llum, ya que les matemàtiques de Maxwell exigien una velocitat universal única per a la propagació de la llum, basada no en les condicions locals, sino en dos propietats medides, la permitividad i la permeabilidad de l'espai lliure, que se suponien Ser lo mateix en tot l'univers. Si estos números canviaren, deuria haver efectes notables en el cel; Les estreles en diferents direccions tindrien diferents colors, per eixemple.

Per lo tant, en qualsevol punt deu haver un sistema de coordenades especial, «en repòs en relació en l'éter». Maxwell va notar a finals de la década de 1870 que la detecció de moviment en relació en este éter deuria ser lo suficientment fàcil: la llum que viaja junt en el moviment de la Terra tindria una velocitat diferent a la que viaja cap a arrere, ya que abdós es mourien contra l'éter immòvil. Inclús si l'éter tenia un fluix universal general, els canvis de posició durant el cicle dia / nit, o durant el transcurs de les estacions, deurien permetre la detecció de la deriva.

Experiments de primer orde

Encara que l'éter és casi estacionario segons Fresnel, la seua teoria prediu un resultat positiu dels experiments de deriva d'éter sol de segon orde en $v/c$, perque el coeficient d'arrastra de Fresnel causaria un resultat negatiu de tots els experiments òptics capaços de medir els efectes de primer orde en $v/c$. Açò va ser confirmat pels següents experiments de primer orde, que varen donar resultats negatius. La següent llista es basa en la descripció de Wilhelm Wien (1898), en canvis i experiments adicionals segons les descripcions d'Edmund Taylor Whittaker (1910) i Jakob Laub (1910):

• Els experiments de François Arago (1810), per a confirmar si la refracció, i per lo tant l'aberració de la llum, està influenciada pel moviment de la Terra. Es varen realisar experiments similars per George Biddell Airy (1871) per mig d'un telescopi ple d'aigua, i Éleuthère Mascart (1872).
• L'experiment de Fizeau (1860), per a trobar si la rotació del pla de polarisació a través de columnes de vidre es modifica pel moviment de la Terra. Va obtindre un resultat positiu, pero Lorentz va poder demostrar que els resultats han segut contradictoris. DeWitt Bristol Brace (1905) i Strasser (1907) varen repetir l'experiment en major precisió i varen obtindre resultats negatius.
• L'experiment de Martin Hoek (1868). Este experiment és una variació més precisa de l'experiment de Fizeau (1851). Es varen enviar dos rajos de llum en direccions opostes: un d'ells travessa un camí ple d'aigua de repòs, l'atre seguix un camí a través de l'aire. D'acort en el coeficient d'arrastre de Fresnel, va obtindre un resultat negatiu.

• L'experiment de Wilhelm Klinkerfues (1870) va investigar si existix una influència del moviment de la Terra en la llínea d'absorció de sodi. Va obtindre un resultat positiu, pero es va demostrar que es tractava d'un error experimental, perque una repetició de l'experiment de Faça (1901) va donar un resultat negatiu.
• L'experiment de Ketteler (1872), en el que es varen enviar dos rajos d'un interferómetro en direccions opostes a través de dos tubos inclinats entre sí plens d'aigua. No es varen produir canvis en les franges d'interferència. Més vesprada, Mascart (1872) va demostrar que les franges d'interferència de la llum polarisada en la calcita tampoc es varen vore afectades.
• L'experiment de Éleuthère Mascart (1872) per a trobar un canvi de rotació del pla de polarisació en el cuarzo. No es va trobar cap canvi de rotació quan els rajos de llum tenien la direcció del moviment de la Terra i després la direcció oposta. Lord Rayleigh va realisar experiments similars en major precisió i també va obtindre un resultat negatiu.

Ademés d'eixos experiments òptics, també es varen realisar experiments electrodinàmics de primer orde, que deurien haver donat resultats positius segons Fresnel. No obstant, Hendrik Antoon Lorentz (1895) va modificar la teoria de Fresnel i va demostrar que eixos experiments també poden explicar-se per un éter estacionario:

• L'experiment de Wilhelm Röntgen (1888), per a averiguar si un condensador carregat produïx forces magnètiques pel moviment de la Terra.
• L'experiment de Theodor dones Coudres (1889), per a descobrir si l'efecte inductivo de dos rolls de cable sobre un tercer està influenciat per la direcció del moviment de la Terra. Lorentz va demostrar que este efecte es cancela a primer orde per la càrrega electrostàtica (produïda pel moviment de la Terra) sobre els conductors.
• L'experiment de Königsberger (1905). Les plaques d'un condensador es troben en el camp d'un electroimant fort. Pel moviment de la Terra, les plaques deurien haver-se carregat. No es va observar tal efecte.

• l'experiment de Frederick Thomas Trouton (1902). Es va dispondre un condensador paralel al moviment de la Terra, i es va assumir que es produïx un impuls de gir quan es carrega el condensador. El resultat negatiu de l'ensaig pot explicar-se per la teoria de Lorentz, segons la qual el moment electromagnètic compensa el moment pel moviment de la Terra. Lorentz també va poder demostrar que la sensibilitat de l'aparat era massa baixa per a observar tal efecte.

Experiments de segon orde

L'experiment de Michelson-Morley va comparar el temps per a que la llum es reflectixca des dels espills en dos direccions ortogonals.

Si ben els experiments de primer orde podrien explicar-se per un éter estacionario modificat, s'esperava que els experiments de segon orde més precisos produïren resultats positius, no obstant, no es varen poder trobar tals resultats.

El famós experiment de Michelson-Morley va comparar la font de llum en sí mateixa despuix d'enviar-se en diferents direccions, buscant canvis en la fase d'una manera que poguera medir-se en una precisió extremadament alta. En este experiment, el seu objectiu era determinar la velocitat de la Terra a través de l'éter. La publicació del seu resultat en 1887, el resultat nul, va ser la primera demostració clara de que alguna cosa estava molt mal en l'hipòtesis de l'éter (el primer experiment de Michelson en 1881 no va ser del tot concloent). En este cas, l'experiment MM va produir un desplaçament del patró de franges d'aproximadament 0.01 d'una franja, corresponent a una velocitat menuda. No obstant, era incompatible en l'efecte de vent d'éter esperat per la velocitat de la Terra (que varia segons l'estació) que hauria requerit un canvi de 0.4 d'una franja, i l'error va ser lo suficientment chicotet com per a que el valor haja segut zero. Per lo tant, l'hipòtesis nula, l'hipòtesis de que no hi havia vent d'éter, no podia ser rebujada. Des de llavors, experiments més moderns han reduït el valor possible a un número molt propenc a zero, al voltant de 10−17.

És obvi per lo que s'ha fet abans que seria inútil intentar resoldre el problema del moviment del sistema solar per mig d'observacions de fenomens òptics en la superfície de la Terra.

A. Michelson and E. Morley. "On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Æther". Phil. Mag. S. 5. Vol. 24. No. 151. Dec. 1887.

Una série d'experiments en aparats similars pero cada volta més sofisticats també varen tirar el resultat nul. Conceptualment, diferents experiments que també varen intentar detectar el moviment de l'éter varen ser l'experiment Trouton-Noble (1903), l'objectiu del qual era detectar els efectes de torsió causats pels camps electrostàtics, i els experiments de Rayleigh i Brace (1902, 1904), per a detectar Doble refracció en diversos mijos. No obstant, tots varen obtindre un resultat nul, com ho va fer Michelson-Morley (MM) anteriorment.

Estos experiments de "vent d'éter" varen dur a una série d'esforços per a "salvar" l'éter assignant-li propietats cada volta més complexes, mentres que solament uns pocs científics, com Emil Cohn o Alfred Bucherer, varen considerar la possibilitat d'abandonar l'hipòtesis de l'éter. De particular interés va ser la possibilitat de "arrastre d'éter" o "arrastre d'éter", lo que reduiria la magnitut de la medició, tal volta lo suficient com per a explicar els resultats de l'experiment de Michelson-Morley. No obstant, com es va senyalar anteriorment, l'arrastre d'éter ya tenia problemes propis, en particular, aberració. Ademés, els experiments d'interferència de Lodge (1893, 1897) i Ludwig Zehnder (1895), tenien com a objectiu mostrar si l'éter és arrastrat per vàries masses en rotació, no va mostrar arrastre de l'éter. Es va realisar una medició més precisa en l'experiment de Hammar (1935), que va realisar un experiment complet de MM en una de les "cames" colocades entre dos blocs de plom massius. Si l'éter es va arrastrar en massa, este experiment hauria pogut detectar l'arrastre causat pel cable, pero novament es va conseguir el resultat nul. La teoria va ser modificada novament, esta volta per a sugerir que l'arrastre solament funcionava per a masses molt grans o aquelles en camps magnètics grans. Açò també va demostrar ser incorrecte per l'experiment de Michelson-Gale-Pearson, que va detectar l'efecte Sagnac per la rotació de la Terra (consulte l'hipòtesis de la resistència de l'éter).

Un atre intent completament diferent de salvar l'éter «absolut» es va realisar en l'hipòtesis de la contracció de Lorentz-FitzGerald, que postula que tot va ser afectat pel viage a través de l'éter. En esta teoria, la raó per la que l'experiment de Michelson-Morley «va fracassar» va ser que l'aparat es va contraure en la direcció del viage. És dir, la llum estava sent afectada de manera «natural» pel seu viage a través de l'éter com es va predir, pero també ho era el propi aparat, cancelant qualsevol diferència quan es medix. FitzGerald havia deduït esta hipòtesis d'un artícul d'Oliver Heaviside. Sense referència a un éter, esta interpretació física dels efectes relativistes va ser compartida per Kennedy i Thorndike en 1932, ya que varen concloure que el braç del interferómetro es contrau i que la freqüència de la seua font de llum «casi» varia de la manera requerida per la relativitat.

De manera similar, l'efecte Sagnac, observat per G. Sagnac en 1913, es va vore immediatament com totalment compatible en la relativitat especial. De fet, l'experiment de Michelson-Gale-Pearson en 1925 es va propondre específicament com a prova per a confirmar la teoria de la relativitat, encara que també es va reconéixer que tals proves, que simplement medixen la rotació absoluta, també són consistents en les teories no relativistes.

Durant la década de 1920, els experiments iniciats per Michelson varen ser repetits per Dayton Miller, qui públicament va proclamar resultats positius en vàries ocasions, encara que no varen ser lo suficientment grans com per a ser compatibles en cap teoria coneguda de l'éter. No obstant, atres investigadors no varen poder duplicar els resultats de Miller. A lo llarc dels anys, la precisió experimental de tals medicions s'ha incrementat en molts órdens de magnitut, i no s'han trobat rastres de cap violació de la invariancia de Lorentz. (Un re-anàlisis posterior dels resultats de Miller va concloure que hi havia subestimado les variacions degudes a la temperatura).

Des de l'experiment de Miller i els seus resultats poc clars, hi ha hagut molts més intents experimentals per a detectar l'éter. Molts experimentadores han afirmat resultats positius. Estos resultats no han guanyat molta atenció per part de la ciència convencional, ya que contradiuen una gran cantitat de medicions d'alta precisió, tots els resultats varen ser consistents en la relativitat especial.

Vore també

• Interferómetro de Fizeau
• Analogia de Michelson i Morley
• Interferómetro de Michelson
• Camp (física)

Bibliografia

• The American Journal of Science.

333-345. (En espanyol)

• Verslagen der Afdeeling Natuurkunde der KNAW.

74-79. (En espanyol)