La opinión de Michelson sobre el experimento de Michelson-Morley

Francisco R. Villatoro

Mucha gente no lo sabe, pero Michelson no aceptó hasta 1927 la explicación de la teoría de la relatividad para el resultado negativo de su experimento que buscaba pruebas del éter (experimento de Michelson-Morley de 1887). El éter era el medio a través del cual se creía que se propagaba la luz a finales del siglo XIX. Michelson y Morley idearon un experimento para medir el desplazamiento de la Tierra con respecto a ese medio. Michelson fue el primer norteamericano que recibió un premio Nobel de Física, en 1907; Morley nunca recibió el Nobel. Michelson se sintió muy frustrado con el resultado de su experimento, era tal su apego a la teoría del éter que se negó a aceptar la realidad que tenía ante sus ojos y aún más cuando ésta se basaba solo en lo que él había obtenido. No se dio por vencido y trató de demostrar que el éter sufría un arrastre diferencial debido a la altitud, pero de nuevo el resultado fue negativo. Michelson se resistía a ver más allá y decía: “debe admitirse entonces que estos experimentos no son concluyentes para justificar la hipótesis del éter arrastrado por la Tierra en su movimiento. Pero, ¿cómo se pueden explicar los resultados negativos?”.

La resistencia de Michelson se fue debilitando poco a poco. Primero se aferró a la hipótesis de Lorentz y Fitzgerald, en la que el resultado del experimento suponía una contracción en el material del que estaba hecho el brazo del interferómetro, pero se dio cuenta de que esa explicación era artificial y poco creíble, por lo que finalmente, en 1927, aceptó la explicación dada por la teoría de la relatividad. Pero no fue una aceptación total y sin reservas, ya que esa teoría “destruía” lo que se negaba a dejar: “el éter.” La inconformidad de Michelson se aprecia en sus declaraciones: “es de esperar que la teoría pueda ser reconciliada con la existencia de un medio, efectuando una modificación a la teoría o, más probablemente, por la atribución de propiedades necesarias al éter”.

Una vez aceptada la relación entre su experimento y la teoría de Einstein, como muchos científicos de la época, creyó que su experimento había sido la clave para su desarrollo, pero no en el sentido que le atribuía la mayoría, sino como la base de las transformaciones de Lorentz sobre las que descansa la teoría de Einstein. Cuando Einstein dijo que para él no había sido importante su experimento, Michelson defendió el papel que desempeñó en esa revolución científica, quería un reconocimiento en aquello que en un principio calificó de “fracaso”, deseaba un lugar en la historia. Ciertamente, la mayoría de los científicos y experimentalistas ya le habían otorgado dicho reconocimiento, pero el que pedía llegó en 1931, cuando Einstein alabó su trabajo y lo consideró fundamental para su teoría.

Extractos de Marta Martín del Rey, Ángel Martín del Rey, “La influencia del experimento de Michelson y Morley en la teoría de la relatividad,

” Ciencia, UNAM, 94, 2009.

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No importa el lugar o el momento, cualquier sitio es bueno para debatir y exponer lo que creemos sobre un tema en particular, y, lo curioso del caso es que, como anuncia el título de este trabajo, no siempre hablamos sobre lo que sabemos, sino sobre lo que creemos saber.

¡La Física! Lo que busca la física fundamental es reducir las leyes de la naturaleza a una teoría final sencilla que lo explique todo. El físico y premio Nobel Steven Weinberg señala que las reglas fundamentales son lo más satisfactorio (al menos para él). Las leyes básicas de Isaac Newton, que predicen el comportamiento de los planetas, son más satisfactorias, por ejemplo, que un almanaque en el que se indique la posición de todos los planetas en cada momento. Weinberg nos dice que la Física no puede explicarlo todo, matizando que sólo puede explicar los sucesos relacionándolos con otros sucesos y con las reglas existentes.

Por ejemplo, las órbitas de los planetas son el resultado de unas reglas, pero las distancias de los planetas al Sol son accidentales, y no son consecuencia de ley fundamental alguna. Claro que, también las leyes podrían ser fruto de casualidades. Lo que sí es cierto es que los físicos están más interesados por descubrir las reglas que por los sucesos que dichas reglas determinan, y más por los hechos que son independientes del tiempo; por ejemplo, les interesa más la masa del electrón que un tornado que se pueda producir en un lugar determinado.

No siempre sabemos de lo que hablamos: El mejor ejemplo es cuando decimos que la “materia oscura es una sustancia invisible que genera Gravedad pero no radiación que impregna todo el Espacio Cósmico y supone la mayor parte de la materia del Universo.

 

La ciencia, como nos dice Weinberg, no puede explicarlo todo y, sin embargo, algunos físicos tienen la sensación de que nos estamos acercando a “una explicación del mundo” y, algún día, aunando todos los esfuerzos de muchos, las ideas de las mejores mentes que han sido, y las nuevas que llegarán, podremos, al iín, construir esa Teoría final tan largamente soñada que, para que sea convincente, deberá también, incluirnos a nosotros.

                  ¿Una teoría que pueda contestar todas las preguntas…? No parece que sea factible

Pero, paradójicamente, y a pesar de estos pensamientos, existen hechos que los contradicen, por ejemplo, conocemos toda la física fundamental de la molécula de agua desde hace 7 decenas de años, pero todavía no hay nadie que pueda explicar por qué el agua hierve a los 100 ºC. ¿Qué ocurre? ¿Somos acaso demasiado tontos? Bueno, me atrevería a pronosticar que seguiremos siendo “demasiado tontos” incluso cuando los físicos consigan (por fin) esa teoría final que nos pueda dar una “explicación del mundo”. Siempre seguiremos siendo aprendices de la naturaleza que, sabia ella, nos esconde sus secretos para que persista el misterio.

¿Qué sería de nosotros si lo supiéramos todo? Creo que la decadencia se apoderaría de nuestras mentes que, ausente de curiosidad, decaería en un vacío sin retorno.

La explicación que dan los físicos actualmente  sobre la subestructura de la materia se llama “el modelo estándar”. En este modelo están incluidas las doce partículas elementales y las tres fuerzas que, cuando se mezclan y se encajan, sirven para construir todo lo que hay en el universo, desde un redondo pan de pueblo hecho en un horno de leña,  hasta las más complejas galaxias, y puede explicar todos los mecanismos de acción, es decir, la mecánica del mundo.

El Modelo Estándar de la física de partículas se tambalea como nunca después de que el experimento LHCb del CERN detectara una anomalía que viola el comportamiento conocido del mundo cuántico: insinúa la existencia de nuevas partículas o interacciones fundamentales.

“Investigadores de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) han descubierto una importante fisura en el Modelo Estándar de la física de partículas que, si se confirma, anunciaría una nueva física de dimensiones todavía imprecisas.

                            

El descubrimiento es importante porque sacude la teoría científica que describe la estructura fundamental de la materia y el vacío, y nos explica cómo funciona el mundo en el que vivimos.

El Modelo Estándar describe todas las partículas elementales (las que no pueden descomponerse en entidades más pequeñas) que integran el universo, así como las fuerzas con las que interactúan, lo que ha dado en llamarse el mundo cuántico.”

Pero sigamos.

                                           

Entre las partículas figuran los seis Quarks famosos: arriba, abajo, extraño, encanto, fondo y cima. Las otras seis partículas son Leptones: el electrón y sus dos parientes más pesados, el muón y el tau y los tres neutrinos a ellos asociados. Las tres fuerzas son la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unidos a los quarks) y la fuerza nuclear débil (responsable de la radio-actividad). Hay una cuarta fuerza: la Gravedad que, aunque tan importante como las demás, nadie ha sabido como encajarla en el modelo estándar. Todas las partículas y fuerzas de este modelo son cuánticas; es decir, siguen las reglas de la mecánica cuántica. Aún no existe una teoría de la gravedad cuántica.

En realidad, la región que denominamos Gravedad cuántica nos lleva y comprende preguntas sobre el origen del universo observable que nadie ha sabido contestar. Nos lleva a complejos procesos cuánticos situados en las épocas más cercanas imaginables en un espacio-tiempo clásico, es decir, en lo que se conoce como Tiempo de Planck a 10^-43 segundos del supuesto Big Bang, cuando reinaba una temperatura del orden de 10 x 10³¹ K. Pero, como hemos dicho, al no existir una teoría auto-consistente de la Gravedad cuántica, lo único que podemos hacer (como en tantas otras áreas de la Ciencia)  es especular.

El Modelo Estándar no es, ni mucho menos, satisfactorio. Los científicos piensan que no sólo es incompleto, sino que es demasiado complicado y, desde hace mucho tiempo, buscan, incansables, otro modelo más sencillo y completo que explique mejor las cosas y que, además, no tenga (como tiene el modelo actual) una veintena de parámetros aleatorios y necesarios para que cuadren las cuentas…, un ejemplo: el bosón de Higgs necesario para dar masa a las partículas que, fue introducido sin tener la certeza de su existencia.

¡La masa! ese gran problema. Todas las partículas tienen masa diferentes pero nadie sabe de donde salen sus valores. No existe fórmula alguna que diga, por ejemplo,  que el quark extraño debería pesar el doble (o lo que sea) del quark arriba, o que el electrón deba tener 1/200 (u otra proporción) de la masa del muón. Las masas son de todo tipo y es preciso “ponerlas a mano”, como se suele decir: cada una ha de ser medida experimental e individualmente. En realidad, ¿por qué han de tener masa las partículas? ¿de dónde viene la masa?

No puedo evitarlo ni tampoco me puedo quedar callado, cuando he asistido a alguna conferencia sobre la materia y, el ponente de turno se agarra a la “materia oscura” para justificar lo que no sabe, si al final hay debate, entro en escena para discutir sobre la existencia de esa “materia fantasma” que quiere tapar nuestra enorme ignorancia.

Pero, sigamos con el problema de la masa. Para resolverlo, muchos expertos en física de partículas creen actualmente en algo que llaman “campo de Higgs”. Se trata de un campo misterioso, invisible y etéreo que está permeando todo el espacio (¿habrán vuelto al antiguo éter pero cambiándole el nombre?). Hace que la materia parezca pesada, como cuando tratamos de correr por el fondo de la piscina llena de agua pero que el agua no se pudiera ver. Si pudiéramos encontrar ese campo, o más bien la partícula la partícula que se cree es la manifestación de ese campo (llamada el bosón de Higgs), avanzaríamos un largo trecho hacia el conocimiento del universo.

Aquí, en este imponente artilugio inventiva de nuestras mentes, se quiere dar respuesta a una serie de interrogantes que se espera solucionar con este experimento:

• Qué es la masa.
• El origen de la masa de las partículas
• El origen de la masa para los bariones.
• El número exacto de partículas del átomo.

Y otros muchos enigmas que nos gritan, tales como “materia oscura”, hiperespacio, agujero de gusano, universos paralelos…

                               Aquí se emplean inusitadas energías para buscar lo más pequeño

¿Qué simboliza Shiva, el dios destructor, en el Acelerador de Partículas del CERN?  Pocos saben que, un año después de la gran inauguración del CERN, Sergio Bertolucci, exdirector de Investigación e Informática Científica del CERN, afirmó que el Gran Colisionador de Hadrones podría abrir puertas a otra dimensión en “un lapso de tiempo muy pequeño”, añadiendo que quizá fuese suficiente “para mirar en el interior de esa puerta abierta, para obtener o enviar algo”.

Si no fuera tan largo de contar, os diría que, en realidad, el Campo de Higgs se descubrió hace ya muchos siglos en la antigua India, con el nombre de maya, que sugiere la idea de un velo de ilusión para dar peso a los objetos del mundo material. Pocos conocen que, los hindúes fueron los que más se acercaron a las ideas modernas sobre el átomo, la física cuántica y otras teorías actuales. Ellos desarrollaron muy temprano sólidas teorías atomistas sobre la materia. Posiblemente, el pensamiento atomista griego recibió las influencias del pensamiento de los hindúes a través de las civilizaciones persas. El Rig-Veda, que data de alguna fecha situada entre el 2000 y el 1500 a. C., es el primer texto hindú en el que se exponen unas ideas que pueden considerarse leyes naturales universales. La ley cósmica está relacionada con la luz cósmica. También fueron los hindúes los primeros en hablar de vacío-

Anteriores a los primeros Upanishads tenemos en la India la creación de los Vedas, visiones poéticas y espirituales en las que la imaginación humana ve la Naturaleza y la expresa en creación poética, y después va avanzando hacia unidades más intensamente reales que espirituales hasta llegar al Brahmán único de los Upanishads.

Hacia la época de Buda (500 a, C.), los Upanishad, escritos durante un período de varios siglos, mencionaban el concepto  de svabhava, definido como “la naturaleza inherente de los distintos materiales”; es decir, su eficacia causal única, , tal como la combustión en el caso del fuego, o el hecho de fluir hacia abajo en el caso dela agua. El pensador Jainí Bunaratna nos dijo: “Todo lo que existe ha llegado a existir por acción de la svabhava. Así… la tierra se transforma en una vasija y no en paño… A partir de los hilos se produce el paño y no la vasija”.

También aquellos pensadores, manejaron el concepto de yadrccha, o azar desde tiempos muy remotos. Implicaba la falta de orden y la aleatoriedad de la causalidad. Ambos conceptos se sumaron a la afirmación del griego Demócrito medio siglo más tarde: “Todo lo que hay en el universo es fruto del azar y la necesidad”. El ejemplo que que dio Demócrito -similar al de los hilos del paño- fue que, toda la materia que existe, está formada por a-tomos o átomos.

Bueno, no lo puedo evitar, mi imaginación se desboca y corre rápida por los diversos pensamientos que por la mente pasan, de uno se traslada a otros y, al final, todo resulta un conglomerado de ideas que, en realidad, quieren explicar, dentro de esa diversidad, la misma cosa.

emilio silvera

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Hay historias bien contadas y que, al mismo tiempo, están acompañadas de la música que la define. Veamos un ejemplo:

Si ponéis en UouTube la dirección de abajo… el disfrute está asegurado

Game of Thrones – Suite & Rains of Castamere // The Danish National Symphony Orchestra (LIVE) 

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Hace algún tiempo que un grupo de científicos descubrieron una galaxia distante hambrienta alimentándose del gas presente en su región. Los expertos observaron  que el gas cae hacia adentro, hacia la galaxia, creando un flujo de combustible para la formación de estrellas y las unidades de rotación de la galaxia. ¡Hay tantos sucesos desconocidos en el inmenso Universo!

                     Acordaos del mes de febrero de 2010, cuando se publicó este hallazgo

“Gracias al telescopio WIYN (Arizona, EEUU), un equipo de científicos han detectado un asteroide con una singular cola de un millón de kilómetros de longitud. Esta dimensión es comparable a la de casi tres veces la distancia entre la Tierra y la Luna.” ¿Cómo pueden tener una cola tan larga un asteroide? Al parecer son conocidos unos diez objetos similares.

Se la conoce como NGC 5189 y es una inusual nebulosa que tiene su origen en una estrella para de un sistema binario

Esta es la Galaxia anular NGC 660 situada a más de 20 millones de años-luz, nos muestra su rara figura

Comocida como Zeta Ophiuchi, la estrella fugitiva. Como un barco que surca los mares cósmicos, la estrella fugitiva produce la onda de arco o el arco de choque interestelar, que se puede apreciar en esta imagen.  Es una estrella 20 veces más masiva que el Sol, que se encuentra cerca del centro de la imagen, moviéndose hacia la izquierda a 24 kilómetros por segundo.

Marte nunca dejará de asombrarnos. Pueden parecer árboles, pero no lo son. Grupos de rayas marrones oscuras fueron fotografiadas por el Mars Reconnaissance Orbiter, en medio de dunas de arenas rosadas con ligeras heladas. En abril de 2008, arenas oscuras de interior de las dunas marcianas se vuelven más visibles con el Sol.

Oculta por la inmensa nube de gas y polvo que ella misma ha eyectado al espacio interestelar para evitar su propia muerte, Eta Carinae, una estrella súper masiva, unas cien veces la masa del Sol que, en cualquier momento podría dar un susto y explotar como Supernova para convertirse en un agujero negro.

A unos 2.000 millones de años luz de distancia se encuentra la galaxia elíptica Hércules A, conocida también como 3C 348. Con el uso combinado del telescopio espacial Hubble y el radiotelescopio Karl G. Jansky Very Lare Array, se revelaron dos enormes chorros, que parecen dos grandes llamaradas y que empequeñecen la galaxia.

En esta imagen aparece el primer grupo compacto de galaxias identificado como Quintento de Stephan. A unos 300 millones de años luz de distancia, solo cuatro de estas galaxias se encuentran atrapadas en una danza cósmica de encuentros repetidos. Pero la galaxia predominantemente azul, NGC 7320a, está a tan sólo 40 millones de años luz, y no es parte del grupo en interacción. El Quinteto de Stephan se encuentra dentro de los límites de la constelación Pegasus.

                                              

El mismo grupo de galaxias captado por el James Webb que dada su enorme capacidad capta muchísimas galaxias más lejanas.

La Supernova 1987A nos muestra sus misteriosos anillos. ¿Qué está causando estos anillos impares en la supernova 1987A? Hace veinticinco años, en 1987, la supernova más brillante en la historia reciente se ha visto en la Gran Nube de Magallanes. En el centro de la imagen se ven los restos de la explosión violenta de una estrella. Alrededor del centro son curiosos anillos exteriores que aparecen como una figura plana. A pesar del Telescopio Espacial Hubble para monitorear los curiosos anillos , su origen sigue siendo un misterio.

Con una hermosa apariencia, la nebulosa Sharpless 2-106, también conocida como nebulosa del ángel, se encuentra a aproximadamente 2,000 años luz de la Tierrra. Se trata de una gran nube de gas y polvo creadora de millones de estrellas.

La famosa Nebulosa Orión, M42, contiene a la estrella estrella múltiple conocida como el Trapecium. En el borde de esta mágica nebulosa se halla la estrella doble Iota Orionis. Al norte de esta nebulosa se encuentra otra brillante nebulosa NGC 1977, y más al norte el cúmulo abierto NGC 1981. Este complejo de nebulosidad y cúmulos constituye la Espada de Orión, que cuelga del cinturón de Orión. Sigma Orionis es una impresionante estrella múltiple. Eta Orionis es una estrella doble con sus componentes muy próximos entre sí.

Por ahí se encuentra también la oscura nebulosa Cabeza de Calballo que se introduce en una débil banda de luminosidad, IC 434 que llega hasta el sur de Alnitak, una de las tres estrellas que forman el Cinturón de Orión con Alnilam y Alnitak. Tampoco nos podemos olvidar de que por el “barrio” andan las conocidas Betelgeuse, Bellatrix y Rigel, sin que nos olvidemos de Saiph.

Como siempre contamos aquí, el Universo es grande, grande, muy muy grande, para nosotros infinito, toda vez que nunca lo podremos visitar al completo de manera física y, nos tendremos que conformar con captar objetos lejanos situados en regiones de belleza inimaginable que, por su lejanía nos oculta secretos que desde aquí no podemos desvelar. Fijaos en cuánto hemos podido contemplar en solo unas pocas imágenes captadas por el Hubble y otros ingenios fabricados por nuestra especie para poder, viajar a lugares ignotos en los que nunca podremos poner el pie.

emilio silvera

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