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Hubun tiempo en que era trascendental la famosa búsqueda del éter perdido. El fracaso del gran experimento de Michelson-Morley en relación con los resultados esperados fue la causa directa de la aparación de la Física Relativista. No obstante, la Teoría de la Equivalencia Global considera que la interpretación de la Física Moderna del citado experimento es errónea por cuanto contiene una generalización implícita al realizarse en función de las premisas teóricas con que se diseño la investigación inicial. (Ver página anterior)
Por un lado, tenemos que el diseño del experimento muestra que los espacios recorridos por la luz entre los espejos son idénticos si no se tiene en cuenta el movimiento de de traslación y rotación de la Tierra. Por otra parte, la velocidad de la luz en la Tierra es constante en los experimentos de física con independencia de la dirección en que se mida. Estos son los hechos empíricos o realidad observada y esencialmente implican que las rayas del interferómetro de Michelson-Morley permanezcan fijas al girar el aparato o simplemente esperar su giro por seguir el de la Tierra.
En consecuencia, si tomásemos como origen del sistema de referencia de la velocidad de la luz la situación del aparato en la Tierra, la Física General no tendría ningún problema en explicar la realidad. Por supuesto, ello equivaldría a decir que las ondas de la luz se desplazan sobre un medio soporte solidario con el movimiento de la Tierra (tanto de traslación como de rotación).
¿Cuál o qué puede ser dicho medio soporte en el sentido de arrastre total de la luz? Como la materia está descartada en física por múltiples experimentos entre los que se puede destacar el de Fizeau e incluso los realizados sobre la independencia de la velocidad de la luz de su fuente material (no de una fuente solidaria con un planeta entero en un sistema de referencia del Sistema Solar o extraterrestre), sólo queda una posiblidad lógica, que sea el campo de gravedad.
En resumen, para los experimentos realizados en la Tierra, los requisitos de la física del movimiento que ha de cumplir el campo de gravedad para ser el sistema de referencia natural de la velocidad de la luz son:
- Ser medio soporte en el sentido de arrastrar totalmente la luz.
- Compatible con la independencia de la fuente de la velocidad de la luz.
- Ser solidario con el movimiento de translación y de rotación de la Tierra.
En Física General, además del fundamental experimento de Michelson-Morley existen otros fenómenos naturales de física y experimentos con la gravedad y la velocidad de la luz que es necesario estudiar para analizar la coherencia con la interpretación de la Física Relativista o la de la Física Global. Lógicamente, casi todos son compatibles con ambas visiones pero la justificación argumental no tiene la misma fuerza, especialmente cuando en una de ellas es necesario introducir axiomas matemáticos con mayor rango lógico-científico que la propia realidad observada y que rompen con conceptos básicos de la vida.
Los experimentos sobre la gravedad y la velocidad de la luz en la Tierra más conocidos (excepto el del Tren de la Abrujuela que es nuevo) son:
Interferómetro de Michelon-Morley.
Como hemos discutido, los resultados del experimento de Michelson-Morley apoyan el primer y el tercer punto.
Respecto al segundo requisito hay que distinguir entre independencia de la fuente como objeto móvil dentro un campo de gravedad y midiendo la velocidad desde el interior de dicho campo de gravedad e independencia de la velociad de la luz de objetos fijos en un planeta (por ejemplo) pero en movimiento por el movimiento del planeta si el sistema de referencia utilizado es exterior al mismo. En el primer caso la señalada independencia de la fuente de la velocidad de la luz existe debido a la propia naturaleza de la luz y los mecanismos de su disparo o generación.
En el libro de la Mecánica Global se explica la naturaleza de la luz como onda mecánica de carácter transversal de la estructura globular de la gravedad y, en consecuencia, el arrastre total de a luz de dicha estructura de la gravedad, por ser su medio soporte.
Por el contrario, en el segundo caso la velocidad de la luz no es independiente de su fuente. La independencia de la velocidad de la luz de su fuente era otra premisa clásica que curiosamente se mantiene en la Física Moderna a pesar de que el experimento de Michelson-Morley destruye directamente el carácter universal que se le da, al no limitarse explícitamente al primer caso comentado.
En efecto, si se observa (en el sentido de medir) la velocidad de la luz desde un sistema de referencia con origen en el Sol, cuando ésta se emite desde una nave espacial en medio del sistema solar nos dará que es c; y si observamos la velocidad de la luz emitida desde un instrumento en la superficie de la Tierra nos dará c + vT, donde obviamente vT es la velocidad de la Tierra respecto al Sol. Nótese que esto ocurrirá durante un breve lapsus de tiempo pues la luz abandanorá rápidamente el campo de gravedad de la Tierra.
En otras palabgras, desde un punto de vista sin axiomas o postulados relativistas previos, dicha velocidad será diferente en la Tierra o en Marte, siempre y cuando la midamos desde un sistema de referencia único, por ejemplo desde del Sol; precisamente por ser la velocidad de la luz constante en el interior de dichos planetas y del distinto movimiento relativo de ellos con el Sol.
Más comentarios sobre el experimento de Michelson-Morley se discuten en el punto de Los observadores extraterrestres del apartado de Errores y curiosidades matemáticas del libro en línea sobre la Teoría de la Relatividad, Elementos y Crítica.
El tren de la Abrujuela.
El resultado e interpretación del experimento científico del Tren de la Abrujuela debería ir en el mismo sentido que el de Michelson-Morley, pues no deja de ser prácticamente el mismo experimento con otro diseño y dirigido a otro tema en debate como es el de la no existencia de la simultáneidad en la Teoría de la Relatividad.
Efecto Sagnac.
El denominado efecto Sagnac (experimento de 1913) es la detección del movimiento giratorio de un instrumento utilizando dos rayos de luz desplazándose de forma circular en sentido contrario mediante espejos o fibras ópticas. Está totalmente estudiado, es la base de modernos giroscopios láser y, obviamente, encuadrado en la Teoría de la Relatividad.
Si el aparato no gira, los rayos de luz se encuentran justo en el mismo punto de donde partieron después de recorrer el mismo espacio. Pero si el aparato gira uno de los rayos tendrá que recorrer un espacio mayor y el punto de encuentro de los rayos cambiará y se puede calcular fácilmente el giro acaecido. No se debe confundir el giro del instrumento en el efecto Sagnac con el giro del interferómetro de Michelson-Morley, pues el giro en el primero acaece mientras la luz viaja por el mismo, mientras en el segundo el interferómetro se gira entre experimentos.
La precisión obtenida de giroscopios modernos basados en el efecto Sagnac con tecnología láser es muy grande, llegan a detectar un giro de una cienmilésima de grado por hora. Además al incorporar un reloj de precisión son capaces de dar el giro con independencia de la rotación de la Tierra mediante un simple descuento en función del tiempo transcurrido.
En lo que hay prácticamente unanimidad es que el efecto Sagnac contradice la teoría balística de la velocidad de la luz, en cuanto que ésta no es aditiva respecto a su fuente y que el experimento de Michelson-Morley contradice el éter fijo o absoluto.
Hasta aquí el efecto Sagnac sería un experimento consistente tanto con la teoría del éter clásico como con la Teoría de la Relatividad, al igual que ocurre con la aberración de la luz estelar.
En 1925 Michelson y Gale repitieron el experimento con grandes dimensiones y confirmaron de nuevo el movimiento de rotación de la Tierra.
Pero la parte más interesante es que aún sin girar el aparato es capaz de detectar el giro de la Tierra.
No tengo muy claro si lo detecta directamente o si, como es de esperar, lo detecta de forma indirecta como lo hace el péndulo de Foucault, por la diferencia entre el plano de giro de la Tierra y de la dirección de la fuerza de la gravedad.
Si bien, en el efecto Sagnac la diferencia de planos se debería al arrastre de la luz por el campo de gravedad en lugar de a la fuerza de gravedad sobre la masa del péndulo.
En caso de que lo detectara directamente significaría que el movimiento de rotación afectaría al recorrido de la luz y, a mi juicio, eso estaría en contradicción con el resultado del experimento de Michelson-Morley. Por el contrario, si la detección se debe a la diferencia de planos comentada eso podría indicar un cierto arrastre en el plano de la gravedad y diferente del plano de giro. Es decir, la gravedad como medio soporte de la luz, como propone la Mecánica Global.
El sitio de Mathpages contiene una explicación muy detallada y con muchas matemáticas en inglés del efecto Sagnac.
Sólo por motivos de información, otro efecto simpático debido a la rotación de la Tierra es el efecto Coriolis.
- Experimento Fizeau.
Se sabe perfectamente que la velocidad de la luz cambia con el medio. Este experimento da un paso más pues tiene por objetivo comprobar si el movimiento del agua arrastra a la luz que se desplaza a través de la misma.
El resultado es afirmativo, pero lo hace sólo en parte. La proporción de arrastre depende del índice de refracción. Hay diversas teorías para explicar el cambio de velocidad de la luz, pero lo que hacen es suponer condiciones concretas que puedan dar el mismo resultado, algunas de ellas bastante extrañas, como que la luz se ralentiza porque va siendo absobida y emitida por los átomos del agua.
Por supuesto, la explicación cuántica utiliza el Principio de Incertidumbre.
Otras mantienen que la diferencia de velocidades se explica por la fórmula relativista de adición de velocidades, yo no llego a ver cómo dicha fórmula puede explicar la diferencia de cambio de velocidad cuando en lugar de agua se utiliza otro fluido mientras que los sistemas en reposo y en movimiento son los mismos.
Será por la aficción de la Teoría de la Relatividad al teorema de Pitágoras que se forma con el ángulo correspondiente al índice de refracción.
Parece que seguimos sin saber por qué la luz a veces no viaja a su máxima velocidad. En caso de apuro, como hace a menudo, podrían alegar que se trata de otra singularidad; pues la luz no puede tomarse como observador.
En fin, sea la causa que sea, parece claro que la luz es arrastrada parcialmente por el movimiento del agua, yo me inclino a pensar que depende de la relación entre gravedad interior del agua y la gravedad exterior.
Esta reflexión nos conduciría, asimismo, a que la velocidad de la luz se vería afectada por la intensidad del campo gravitatorio, que sería su medio soporte.
En cualquier caso algo tiene que haber en el agua y todos los demás fluidos que arrastra la luz y que, al mismo tiempo, produce el índice de refracción.
Por otra parte, la idea del campo gravitatorio como sistema de referencia cuadra perfectamente con la idea de que una onda necesita un sustrato sobre el que desplazarse.
A mayor abundamiento, el concepto de energía mecánica, suma de la energía potencial gravitatoria y cinética, y su relación con la gravedad apunta en la misma dirección.
Hay que reconocer que la idea de que el sistema de referencia natural de la luz fuese la Tierra parecería como que la Tierra era de nuevo el centro del universo. Deebía sonar a una traición a Galileo. Era mejor incluso alterar el principio de relatividad de Galileo. ¡Ironías de la historia? Valga la admirrogación utilizada. Es como si, paradójicamente, los elementos históricos-religiosos afectaran con una gran fuerza precisamente por el empeño en marginarlos a toda costa.
Pero lo más grave es que aceptaron lo opuesto cuando las pocas pruebas de que disponían indicaban lo contrario de lo opuesto. Bueno, es todavía más grave la justificación de la desincronización de los relojes sin explicar qué mecanismos la provocan; o mejor dicho, ignorando los obvios mecanismos que la provocan.
Tiene gracia porque el hecho de que la luz se comporte respecto la tierra como si ésta estuviese en reposo y marcase el sistema de referencia, se generaliza arbitrariamente a cualquier sistema de referencia bipolar como el citado tierra-fotón. Es decir, para evitar un sistema tolemaico de la luz en la Tierra se utiliza uno general e incorrecto, pero correcto para el caso particular de la Tierra-fotón.
En cierta forma, es lógico porque la Tierra era lo único conocido directamente por los terrícolas. Ahora, la tecnología nos permite explorar el espacio y estudiar además de fenomenos naturales los siguientes experimentos científicos en el espacio, dos de ellos no son conocidos y espero que ayuden a resolver algunos problemas de forma definitiva.
- Spaceau.
- LMM (Lejano Michelson-Morley) o LISA (Laser Interferometer Space Antenna)
- Las aberraciones de la luz.
- La sonda espacial Mariner 7.
Aunque la Teoría de la Relatividad pudiera ser aceptable en algunos aspectos como una solución imaginaria a determinados problemas, está claro que no es una solución muy simple que se diga. No es lo mismo explicar los mecanismos físicos de la naturaleza que inventarse dimensiones de donde sacar o enviar elementos cuando no sabemos dónde están realmente o realizar transformaciones matemáticas sin ninguna explicación de los mecanismos físicos subyacentes o contraviniendo los ya conocidos. ¡La navaja de Occam está que corta!
A título de ejemplo, las seis o siete soluciones o explicaciones del corrimiento gravitatorio hacia el rojo expuestas en el libro de la Teoría de la Equivalencia Global nos muestran como, con diferentes hipótesis contradictorias entre sí, se pueden explicar cuantitativamente fenómenos naturales; pero no todas puedes ser correctas desde el punto de vista de la ciencia física.
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