Fue durante el siglo XIX, con los trabajos de Thomas Young (1773-1829), James Clerk Maxwell (1831-1879) y Heinrich Hertz (1857-1894), que la teoría ondulatoria se impuso como el modelo dominante para describir la luz.
A finales del siglo XIX, la luz se entendía como una onda electromagnética, y era comúnmente aceptado que, como cualquier onda, requería un medio de propagación. Este medio hipotético se llamaba "éter luminífero" o simplemente "éter".
Se suponía que el éter era inmóvil y omnipresente, permitiendo así que las ondas luminosas se propagaran a través del espacio. Los científicos creían que la Tierra se movía a través de este éter, y que este movimiento debía afectar la velocidad de la luz según la dirección en la que se desplazara en relación con el éter.
El objetivo de Albert Abraham Michelson (1852-1931) y Edward Morley (1838-1923) era medir las variaciones en la velocidad de la luz según la dirección del movimiento de la Tierra en relación con el éter. Si el éter existiera, se esperaba que la velocidad de la luz variara según la orientación del experimento en relación con el movimiento de la Tierra a través de este éter, debido al efecto Doppler.
El efecto Doppler es un fenómeno físico que ocurre cuando una fuente de ondas (sonoras, luminosas, etc.) se mueve en relación con un observador. Resulta en una variación aparente de la frecuencia de las ondas percibidas por este observador, en función del movimiento relativo entre la fuente y el observador.
Para probar esta hipótesis, Michelson diseñó un dispositivo llamado interferómetro.
Este dispositivo mostraba la velocidad de la luz en su supuesto soporte, basándose en la ley clásica de adición de velocidades.
El aparato dividía un haz de luz en dos haces que viajaban en direcciones perpendiculares. Estos haces, reflejados por espejos y luego recombinados, debían mostrar diferentes velocidades y, por lo tanto, franjas de interferencia.
El principio básico es el siguiente: si la Tierra, que tiene una velocidad de aproximadamente 30 km/s en relación con el Sol, se mueve a través del éter, el haz de luz que se desplaza en la dirección del movimiento de la Tierra no tardaría lo mismo en recorrer una cierta distancia que el haz que se desplaza perpendicularmente. Este desfase temporal debería traducirse en un desplazamiento de las franjas de interferencia cuando se gira el aparato 90 grados.
En otras palabras, debido al movimiento de la Tierra a través del éter, la velocidad de la luz debería ser diferente según la dirección de propagación. Este fenómeno, predicho por la teoría ondulatoria de la luz, debería inducir un desfase de los rayos luminosos y, en consecuencia, un desplazamiento de las franjas de interferencia en el interferómetro de Michelson. Si el éter existe, debería actuar como un "viento" que ralentiza la luz que se desplaza en el mismo sentido que la Tierra. Este ralentizamiento debería crear un desfase observable en el interferómetro.
Imagina un nadador que intenta cruzar un río. Si nada perpendicularmente a la corriente, llegará al otro lado en línea recta, pero la corriente lo habrá llevado ligeramente río abajo. Si nada en el sentido de la corriente, avanzará más rápido en relación con la orilla, pero la distancia que recorra será mayor porque será arrastrado por la corriente.
La Tierra, al moverse alrededor del Sol, estaba "nadando" en este éter.
Para sorpresa de todos, los resultados de todos los experimentos entre 1881 y 1887 fueron negativos. No se detectó ninguna diferencia de velocidad, sin importar la dirección del movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Las franjas de interferencia no se desplazaron como se esperaba en presencia de un éter.
El fracaso en la detección del éter tuvo importantes repercusiones en la física teórica. Este resultado fue una de las pruebas cruciales que llevaron a cuestionar la existencia del éter y, posteriormente, al desarrollo de la teoría de la relatividad especial (1905) por Albert Einstein (1879-1955).
La relatividad especial eliminó la necesidad del éter postulando que la velocidad de la luz en el vacío es constante e independiente del movimiento de la fuente o del observador.
El experimento de Michelson y Morley se considera a menudo uno de los experimentos más importantes en la historia de la física. Marcó un punto de inflexión decisivo en el abandono de la teoría del éter y la adopción de la relatividad especial, que transformó radicalmente nuestra comprensión de conceptos fundamentales como el espacio, el tiempo y la luz.
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