domingo, febrero 22, 2009

El Enrique de Einstein




Hacia mediados del siglo XIX la mayoría de los científicos creían que existía un fluído al que llamaban éter que ocupaba todo el espacio y mediaba todas las fuerzas e interacciones entre los cuerpos. Era el éter, por ejemplo, el medio que vibraba y transportaba las ondas electromagnéticas. ¿Cómo podía si no una onda vibrar si no había un medio vibrante? El razonamiento parecía tan de sentido común que pocos se preocupaban por probar efectivamente su existencia (como sucede hoy con tantas hipótesis de los cientistas sociales...). Pocos pero por suerte no ninguno.

Albert Michelson nació a fines de 1852 en Strzelno, una pequeña ciudad en lo que entonces era la frontera entre Polonia y Prusia. A pesar que desde la época de Federico el Grande la ciudad estaba dentro de Alemania, tanto su cultura como su población eran polacas. Las persecuciones y convulsiones políticas llevaron a su familia a emigrar a Estados Unidos cuando Albert tenía dos años.

Samuel, su padre, comenzó trabajando de joyero en New York, pero al tiempo se fue a California atraído por la fiebre del oro. California recién se había incorporado como Estado a la Unión y Samuel puso una tienda en el Condado de Calaveras (lugar de una interesante historia de Mark Twain por cierto).  La familia se le unió tras un viaje por mar hasta Panamá, un cruce del istmo hacia el Pacífico, otra travesía marítima hacia San Francisco y desde alli por tierra hasta las ciudades del oro. En ese entorno de frontera, lejos de la civilización y del mundo tradicional pasó Albert sus primeros años. De muy temprano demostró habilidad para construir aparatos mecánicos y a los 13 años fue enviado a San Francisco a estudiar. Al graduarse intentó ingresar a la Academia Naval de Annapolis, pero quedó empatado en el examen con otro estudiante más joven que fue seleccionado por el Comité a pesar de las cartas de apoyo que recibió Michelson.

Pero Albert no se daba tan fácil por vencido. Viajó a Washington y sabiendo la rutina diaria del Presidente Grant , lo esperó en las escaleras de la Casa Blanca a que volviera de pasear a su perro. Grant lo escuchó pero le dijo que no podía hacer nada porque no habían más vacantes. Pero recordó haber recibido una carta de un congresisita apoyando a Michelson debido a la contribución de Samuel a la causa republicana. Entonces Grant envió a Albert a ver al Superintendente de la Academia en persona, y luego de una serie de entrevistas, se habilitó una vacante especial para él.

En Annapolis Albert se distinguió en todos los cursos de ciencias pero no en los militares. Luego de graduarse y de una corta experiencia marina, fue nombrado profesor de física y química en la Academia. Allí desarrolló su destreza en ciencia experimental: su primer gran logro fue una medición precisa de la velocidad de la luz. En 1880 tomó licencia de la Marina y se fue a Europa en donde tomó contacto con las ideas de físicos prominentes sobre la naturaleza del éter. J.C. Maxwell había sugerido que si se comprobaba que la luz tenía la misma velocidad en todas las direcciones entonces se podría conocer la velocidad de la "corriente" de éter a través de la cual la luz se propagaba. Si el éter fuera estático, la tierra al moverse en el espacio tendría una velocidad respecto al mismo. 

Michelson, hombre práctico e inteligente, pensaba que ese movimiento a través del eter sería como nadar en un río. Imaginemos que nadamos a 0.6 metro por segundo  y que la corriente se mueve a 0.4 metros por segundo. Si nadamos a favor de la corriente 100 metros y luego intentamos volver contra la corriente al mismo punto de partida, tardaremos 100 segundos en ir (nuestra velocidad será 0.6 + 0.4 m/s) y 500 segundos en volver (pues iremos a 0.6 - 0.4 m/s). Un total de 600 segundos para los 200 metros.

Pero si cruzamos el río a lo ancho, la velocidad de ida sería la misma que la de vuelta (aprox 0.45 m/s, ahórrense el cálculo), y los 200 metros del viaje de ida y vuelta nos llevarían 447 segundos. 

Lo importante en este ejemplo es que midiendo la velocidad del nadador en distintas direcciones podríamos calcular la velocidad del río. Si el río estuviera inmóvil, el nadador tardaría lo mismo en cualquier dirección.

Ahora, si en lugar de un nadador tomáramos un rayo de luz y lo disparáramos en el sentido del movimiento de la tierra alrededor del sol (y que rebotara en un espejo y volviera por el mismo camino), y disparáramos otro rayo perpendicular al anterior (de ida y vuelta también) , si el éter existiera el primer rayo tendría una velocidad  que sería igual a la velocidad de la luz (c) más la velocidad de la tierra (v) a la ida; y una velocidad igual a c - v a la vuelta ; mientras que el segundo rayo, al moverse perpendicular al movimiento de la tierra tendría siempre la misma velocidad, de ida como de regreso, una combinación de la velocidad de la luz con la velocidad de la tierra. Si ambos rayos salieran del mismo punto y recorrieran por estos caminos diferentes iguales distancias para regresar a un mismo punto, se podría medir fácilmente la diferencia de velocidades de cada rayo explotando ciertas características ondulatorias de la luz.

Medir este fenómeno requería de una precisión bastante elevada: la luz se mueve a 300,000 km/seg mientras que la Tierra lo hace a 30 km/seg, lo que implica que la diferencia de velocidades entre ambos rayos debía medirse con una precisión mayor que 1 en 100,000,000.

Alexander Graham Bell (si, el inventor), apoyó financieramente el experiemento, y en 1881 Michelson construyó este interferómetro en Berlín. El equipo se rodeó de hielo para mantener la temperatura de los espejos constante, pero las vibraciones originadas por el tráfico arruinaron las mediciones.  Michelson mudó el aparato a Postdam y realizó numerosas mediciones con el aparato orientado en distintas direcciones y en distintas épocas del año de modo que el movimiento respecto al sol fuera diferente. ¿Y qué pasó? El aparato no detectó ninguna diferencia de velocidad entre los dos haces de luz! Si existía un éter, el mismo se movía junto a la Tierra, y la velocidad de la luz era constante en cualquier dirección. Era como si un nadador pudiese nadar a la misma velocidad en cualquier dirección en el río. La conclusión: no existía tal "río" de éter....y, más extraño aún, la luz se movía de una forma distinta a cualquier otro objeto que se hubiera observado antes. No importaba la velocidad que tuviera la fuente de la luz: cualquiera que fuera, la luz siempre tenía la misma velocidad......


14 comentarios:

R dijo...

Y la velocidad maxima que se peude alcanzar segun el otro albert... si una particula viaja a la velocidad de la luz tendria una cantidad de movimiento infinita...

il postino dijo...

Exacto, nada puede moverse màs rápido que la luz...y lo interesante, y quizás materia de otro post, es que a medida que la velocidad de un cuerpo se acerca a la de la luz, el tiempo transurre màs despacio. Y a la velocidad de la luz el tiempo, tal como lo entendemos desde nuestra experiencia humana, no transcurre. Los fotones permanecen en un momento ùnico y eterno.....

ayjblog dijo...

clap clap Postino, clap clap

Anónimo dijo...

Gracias por sus aportes, los post como èste nos abren el acceso al conocimiento... suerte que su cerebro NO es propiedad de la Revoluciòn castrsta.
Manuel Isidoro

ayjblog dijo...

Manuel
solo dos cosas
a) que corno tiene que ver, Postino lo hizo, dejo la ideologia de lado
b) Sajarov seguro nacio en Seattle, Korolev tambien, o NY? (sino sabes quienes fueron busca)
c) si tu entendimiento de apertura al conocimiento es ideologizar, no sos mejor que Lysenko

bah, eran 3

oti dijo...

Postino, no es que el enunciado sobre el límite de v. de la luz pertenece a la relatividad especial, no general?

Puede haber galaxias muy lejanas que se alejan a una velocidad > a la de la luz, pero esto no significaría violar el enunciado perteneciente a la relatividad especial, que se refiere a movimientos "normales".

oti dijo...

Es decir, un ejemplo sería: alquien que prende una linterna en una galaxia que viaja más rápido que la luz, dentro de esa galaxia, nada podría superar la v. de la luz de la linterna, pero la galaxia misma sí supera esa v. En ningún caso se violaría el enunciado de la relatividad especial.

Ulschmidt dijo...

Michelson fue un tipo notable y su experimento la base para la revolución einsteniana, muy bien expuesto! - en el interín un tal Lorentz trató de quedar bien con Dios y con el diablo, pero no pudo.

il postino dijo...

Oti,

no hay ningún ente (materia o energìa) en el universo que pueda superar la velocidad de la luz en el vacío. Ese enunciado es general, aunque fue utilizado por Einstein en su relatividad especial, que se puede resumir diciendo que observadores que se muevan a velocidades constantes entre si deben encontrar las mismas leyes del movimiento y medir la misma velocidad de la luz en el vacío, independientemente de su velocidad.

cuando un cuerpo se aproxima a la velocidad de la luz su masa aumenta y su "reloj propio" se enlentece.

(perdòn por la muy grosera simplificaciòn, para aquellos que saben mucho de esto)

oti dijo...

La Ley de Hubble no predice que galaxias que estén a más de 14 mil mill. de años luz de distancia, se deberían mover más rápido que la luz?

il postino dijo...

Oti,

v=H x d

(v es la velocidad de recesiòn)

Precisamente se calcula el tamaño del Universo igualando v con c.....

Tamaño = c / H

y ni siquiera es tan asì, porque H probablemente no ha sido igual en toda la vida del universo

ayjblog dijo...

ah Postino, si se mete con la cte de estructura fina y su invariabilidad, lo quiero ver explicandolo

Pablo dijo...

recomiendo ver la peli

"what the bleep do we know"
la dos está ampliada.., es el mismo título dseguido de "down the rabbit hole"...

buenas explicaciones para ninios sobre el tema..,

en youtube estaá seccionada en muuuchas partes...
torrent es dificil de conseguir..
despues me cuentan si les gustó

Adrian dijo...

En el final de esto casi me embocan el primer patito.

Tuve que chamuyarla lunga hasta que me dieron otra oportunidad.

Me acuerdo que me tomaron este experimento pero con un espejo inclinado 10 grados si no recuerdo mal.