El éter cósmico

Por Daniel Julián Checa

(La hipótesis científica que no fue)

Uno de los tantos conceptos que atesora la nostalgia científica, es el ”éter”. Sustancia misteriosa y sutil, que se suponía llenaba todo el espacio vacío (que por lo tanto, no lo estaría tanto).

El "Éter luminífero", que supuestamente llenaba todo el espacio.

Algunos dicen que el éter, ya era un quinto elemento considerado por los Griegos, incluso anteriores a Sócrates, como un clásico de la naturaleza (además de la tierra, agua, fuego y aire).

Sí; aparece claramente en las concepciones aristotélicas. Y desde luego, no cabe duda, la importancia que tuvo para la ciencia en el siglo XIX. Fue entonces, una suerte de soporte necesario de la propagación electromagnética.

Vamos a evocar aquí, algunos detalles de su evolución.

Para ello, recordemos que en un artículo anterior, relacionado con la posibilidad de viajar a los exoplanetas, hablamos genéricamente de la Teoría de la Relatividad de Einstein. Procuraremos ahora, de la misma manera amena y coloquial, rescatar a modo de homenaje la “primera relatividad”. Sí, hubo una anterior y muy importante. ¿Lo sabía? El autor de la misma es Galileo

Enfatizo esta cuestión relacionada con la autoría, porque en la Física Clásica tradicional, ocupa un lugar de merecido privilegio lo que se conoce como las “Leyes de Newton”. Son tres (Inercia, Fuerza y Acción-Reacción). La primera de ellas es conocida como “Principio de Inercia”, pero hay que decir que el mismo, atribuido generalmente a Newton, es en rigor debido a Galileo.

El Principio de Relatividad enunciado por Galileo (cuando Newton todavía no había nacido), establecía que cuando los cuerpos están animados de movimiento rectilíneo y uniforme, no es posible saber en realidad, cuál se mueve respecto de otro. Incluso podría alguno estar quieto. Es el clásico problema insoluble, cuando no es posible tener una referencia respecto de la cual establecer consecuencias.

Newton, nacido meses después que Galileo falleciera, enuncia prolija y ordenadamente los tres principios que se le atribuyen y constituyen la base de la Dinámica Clásica.

Dice respecto del primero que todo cuerpo tiende a perseverar en su movimiento uniforme y rectilíneo, a menos que sobre el actúe una fuerza. Pero es indudable que ya un siglo antes, esto estaba claro. En todos los casos con vigencia restringida a movimientos no curvilíneos ni acelerados, tal como en el enunciado newtoniano.

Desde ese momento, todo iba bien con la relatividad galileana, hasta que la investigación científica llega de la mano de Maxwell, a finales del siglo XIX, a los campos electromagnéticas. Ahí, toma fuerza la hipótesis del “éter”, pero no puede sostenerse en el tiempo.

Se la suponía como una sustancia capaz de “ser soporte” de la propagación de la luz, del mismo modo que hace un sólido con el sonido o tal como se propagan las ondas en el agua.

Vienen luego los intentos de medir la velocidad de la luz en direcciones diferentes. Los resultados experimentales de Michelson y Morley y finalmente, el destierro conceptual de esta sustancia particular.

El experimento de Michelson y Morley

Básicamente, se pensó entonces que si el “océano cósmico” (en términos de Carl Sagan), estuviera lleno de éter sustentando las ondas luminosas, debiera ser posible medir la velocidad de dichas ondas respecto a él.

Se asumió que la diferencias en las velocidades de la luz y de la Tierra alrededor del Sol (300000 km/seg, y 30 km/seg. respectivamente), eran suficientes para revelar el movimiento de la Tierra respecto al éter, pero se fracasó en el intento.

La evidencia observable era que la Tierra se movía respecto a todo, menos respecto al éter. Los astrónomos también constataban que la luz proveniente de las estrellas, si bien cambia de dirección en mediciones espaciadas 6 meses, no cambiaba en cuanto a su velocidad.

Michelson y Morley idearon un experimento para medir la velocidad de la luz (c) con respecto a la velocidad de la Tierra (v). En 1, c es  perpendicular a v, por lo tanto no se resta ni suma. En 2, c va al encuentro de v, por lo que las velocidades se suman. El experimento pretendía medir estas diferencias. Resultado: negativo. Siempre la luz llega a su velocidad natural. 

Einstein instala su primera Teoría de la Relatividad (1905, llamada restringida o especial), donde generaliza la relatividad galileana. Es decir hace extensivos sus conceptos a la naturaleza de la luz, concebida como interacción de campos electromagnéticos. Así, su velocidad no se la puede considerar de la misma forma que la de ondas mecánicas (el sonido, ondas en el agua, etc). Obviamente tampoco, como en el caso de los cuerpos sólidos. Las ondas electromagnéticas definen por sí mismas, la naturaleza del espacio y el tiempo en los fenómenos físicos.

Así las cosas y análogamente a como sucedía en el caso de los trenes en el artículo anterior pre mencionado, aquí la velocidad de la Tierra no se sumaba ni restaba a la de los rayos luminosos que vinieran en uno u otro sentido. Es decir: 300.000 + 30 = 300.000 y/o 300.000 – 30 = 300.000

Y así se acabó el “éter”, que durante bastante tiempo, permitió entender la propagación como algo que se podía “explicar” mecánicamente.

Luego, en la primera mitad del siglo pasado (1915/16) se afianza la Teoría de la Relatividad General y ya en la segunda mitad del siglo XX (1965), un fenomenal y casual descubrimiento, “llena” el Universo con algo que sí sostiene la actual idea mayoritaria de la Comunidad Científica Internacional. La llamada Radiación Cósmica de Fondo. Por supuesto, mereciendo un Nobel.

Mapa de la Radiación de Fondo, tomada por el satélite WMap. Es el "ruido" del Big-Bang, que llena el Universo.

Claro, no faltan hoy nostálgicos empedernidos (como yo), que pretenden ver una especie de éter renacido en la idea moderna de la energía oscura, como responsable de la aceleración del Universo. Desde luego, en otro contexto conceptual del vacío y del espacio-tiempo (campo y bosón de Higgs mediante). Pero eso es harina de otro costal.

Aquí, permítaseme la chanza de señalar que lo “referencial” (tanto en lo Social como en la Física), sigue siendo el “quid” de la cuestión. Los que la tenían re-clara (¿cuándo no?), eran los Griegos. Se atribuye a Arquímedes haber dicho (hace más de 2200 años): “denme un punto de apoyo y moveré el mundo”.