II.b.2. A experiência de Michelson-Morley

Convém assinalar que aqui não se discute ou nega a validade desta grande experiência nos seus aspetos técnicos. Outra questão são as suas premissas e as suas interpretações físicas.

Nesta página descreve-se a experiência física no seu conjunto; ou seja, premissas, supostos e conclusões. Por um lado, comentam-se tanto o suposto de repouso em relação ao éter luminífero como o de movimento relativo e, por outro, tanto a interpretação ortodoxa dos resultados de uma das grandes experiências da Física Moderna como a alternativa oferecida pela Física Global.

A importância desta experiência é crucial, visto que junto às previsões da Relatividade Geral é considerado a base ou apoio mais importante da Teoria da Relatividade de Einstein.

A experiência de Michelson-Morley em 1887 tentava comprovar o modelo clássico do éter luminífero.

Esse modelo assumia as seguintes premissas:

  • A luz necessitava do éter luminífero para se deslocar.
  • O éter luminífero encontrar-se-ia em repouso absoluto.
  • A velocidade da luz é independente da que tem a sua fonte.
  • A velocidade da luz era constante no vazio.

Michelson y Morley idealizaram um instrumento que fosse capaz de detectar a velocidade da Terra em relação ao etéreo repouso e, desta forma, obter um sistema de referência em quietude absoluta.

As figuras seguintes mostram o hipotético percurso da luz na sua experiência física. A ideia consiste em comparar as duas possíveis situações de movimento relativo do interferômetro em relação ao suposto éter luminífero.

  1. Interferômetro de Michelson y Morley em repouso em relação ao éter luminífero.

    A luz emite-se desde uma lanterna em direção a um espelho semitransparente transversal de forma a que uns raios o atravessam (momento t1) e continuam a sua reta trajetória até chegar um espelho não transparente (momento t2); enquanto os outros raios de luz são desviados para cima até chegar a outro espelho não transparente (momento t2)

    ExperiênciaMichelson-MorleyRepouso com o éter luminífero
    Experiência Michelson-Morley. Repouso com o éter luminífero

    Como as distâncias “a” e “b” entre o espelho semitransparente e os espelhos normais (horizontal superior e vertical direito) são iguais, a luz alcançará esses espelhos simultaneamente (momento t2) e voltará em ambos os casos ao espelho semitransparente.

    Pelo desenho da investigação, os distintos feixes de luz do aparelho chegam ao mesmo tempo de volta ao espelho semitransparente (momento t3) e ambos serão desviados para baixo para acabar numa placa (momento t4)

    Na placa inferior poderão observar-se as interferências entre os feixes de luz. O que é significativo desta experiência de física não será o padrão de interferências, mas sim que estas fossem fixas ao girar o aparato conjunto do interferômetro; visto que as distâncias percorridas são igualmente fixas e a velocidade da luz supôs-se constante e independente da sua fonte.

  2. Interferômetro de Michelson y Morley em movimento relativo ao éter luminífero.

    A intenção era medir a diferença de tempo utilizado pela luz ao percorrer espaços iguais entre diversos espelhos, mas que, ao estarem uns alinhados com a direção da Terra e outros perpendiculares a ela, seriam diferentes pelo efeito da velocidade da Terra.

    A segunda figura mostra-nos o percurso da luz quando os espelhos são solidários com a Terra e de deslocam com ela em movimento relativo em relação ao suposto éter luminífero. Nessa figura exagerou-se a velocidade dos espelhos em relação à velocidade da luz para poder visualizar as variações nas distâncias provocadas pelo movimento dos espelhos, mas o raciocínio mantém-se idêntico.

    Para não tornar demasiado longa e aborrecida a explicação, vejamos o seguinte caso a título de exemplo. O momento t1 será o mesmo que o da primeira figura, mas o momento t2 será posterior ao seu correspondente na referida figura porque o espaço “b” terá aumentado numa quantidade “c” com a deslocação do espalho não transparente (espelho vertical) na direção da Terra. Este espaço “c” deve-se ao transcurso do tempo que demora a luz em fazer o percurso “b” mais o que demora a alcançar o espelho vertical.

    Da mesma forma, o espaço até ao espelho de cima aumentará, mas esse espaço será a média geométrica de “a” e “c”, segundo o teorema de Pitágoras. Por outras palavras o aumento do espaço dependerá do ângulo da direção inicial da velocidade da luz e da nova direção até ao espelho de cima.

    Experiência Michelson-MorleyMovimento em relação ao éter luminífero
    Esquema Interferômetro de Michelson-Morley no movimento em relação ao éter luminífero

    Como se pode observar, as duas distâncias percorridas pelos raios de luz deixariam de ser iguais, o mesmo acontecerá com as distâncias no caminho de regresso ao espelho semitransparente e isso deverá provocar que as interferências produzidas entre os dois feixes de luz sejam diferentes.

    Consequentemente, sucessivas mudanças no ângulo da disposição dos interferômetros em relação à direção da Terra deveriam refletir-se em variações associadas nas franjas de interferências dos feixes de luz na placa ao final do seu percurso.

    O cálculo das distâncias e as suas variações em função do ângulo e das interferências não oferece excessivo problema e deveria ter permitido deduzir a velocidade da luz em relação ao éter luminífero.

    Contudo, a conclusão desta experiência empírica é que não se produzia nenhuma variação nas franjas de interferência na placa final com as mudanças no ângulo do interferômetro. Ou seja, a luz comportava-se nos supostos das duas figuras de maneira idêntica.

  3. Resultado e interpretação.

    Vejamos duas interpretações bastante distintas desta experiência apesar de que ambas aceitam plenamente os resultados experimentais.

    • Física Moderna ortodoxa.

      Agora, a experiência foi desenhada sob a suposição de que o instrumento não estaria em repouso em relação ao éter luminífero, ao estar situado na Terra e esta ter uma velocidade aproximada de 30 km/s na sua órbita em relação ao Sol.

      O resultado desta experiência científica foi totalmente inesperado. As franjas de interferência não variavam nada ao girar o interferômetro, era o resultado previsto no ponto 1 anterior no qual a Terra se supunha em repouso em relação ao éter luminífero. Em vez de resolver o problema da velocidade da luz, acentuou-o.

      Consequentemente, o efêmero éter luminífero perdeu-se indefinidamente ao ser a condição principal da experiência de Michelson Morley e admitir-se a bondade técnica da experiência.

      Começava a procura de uma explicação a tão particular comportamento da luz. Já se sabe, para grandes males, grandes remédios! A Teoria da Relatividade de Einstein.

    • Física Global.

      A interpretação da Física Moderna em geral, e da Teoria da Relatividade em particular, é errônea porque contém uma generalização implícita ao realizar-se em função das premissas teóricas com que se desenhou a investigação inicial. Se essas premissas são incorretas ou parciais também o serão as deduções baseadas nelas. Por outras palavras, que não exista um éter luminífero fixo ou absoluto não significa nem demonstra que a luz não possa ter suporte que, por sua vez, seja móvel e não homogêneo; como, por exemplo, o ar ou a água para o som.

      O curioso é que os resultados com um suporte móvel só seriam coerentes com os reais se fosse solidário com a Terra ou, o que é a mesma coisa, o interferômetro estivesse em repouso em relação ao suporte móvel (equivalente ao previsto no suposto 1 anterior); o que soa bastante ao sistema de referência ptolemaico, ainda que sejam coisas diferentes.

      Por isso, e por generalizar indevidamente a independência da fonte da velocidade da luz, imagino que não se aceitou uma das possíveis explicações alternativas consistente em que algo parecido ao éter luminífero se deslocava com a Terra. A proposta da Física Global é uma estrutura reticular da matéria, elástica e inquebrável, que suporta o campo de gravidade e isso, por sua vez, é meio de suporte de energia eletromagnética.

      Há que chamar a atenção relativamente à ideia de que um éter diferente ao clássico não é exclusivo da Física Global, pois também a conhecida Teoria de Cordas propugna algo assim como um éter de pequenas cordas vibrantes. Igualmente a tão demonstrada Mecânica Quântica utiliza o vocábulo de espuma quântica ou vazio quântico para reconhecer que o vazio clássico não está vazio e não mencionar a palavra éter com distintas características. A nova Teoria do Todo que configuram a Física Global e a Mecânica Global denomina-o éter global ou estrutura reticular da matéria e o vazio global não conteria nada de nada, para distingui-lo do vazio clássico.

      Física global descreve dois tipos de éter.

      • Éter global o éter gravitacional –estrutura reticular da matéria com meio de suporte do campo da gravidade ou energia potencial, a energia cinética e a massa.

      • Éter luminífero –campo da gravidade ou tensão da curvatura longitudinal da estrutura reticular da matéria.

      Além disso, os clássicos também falaram de dois tipos de meio de suporte, o éter gravitacional e o éter luminoso. Por exemplo Descartes, seu discípulo Huygens Christian e Nikola Tesla.

      Acresce ainda que as próprias equações de Maxwell incluem uma constante dielétrica do vazio distinta de zero, o que significa que algo haverá que provoca o significado físico da existência da referida constante dielétrica. Outra coisa é que se queira entender ou não o significado físico da constante nos materiais no vazio e não meramente matemático; e se não se sabe, pelo menos, reconhecer que deve tê-lo.

      Neste tema volta a aparecer um paralelismo com o que acontece com o método científico e a Teoria de Darwin, se dizes algo diferente à ortodoxia imperante, todos pensam na religião, é como se só existissem duas cores no universo: branco e preto.

      Dado que o interferômetro de Michelson e Morley é uma das grandes experiências de física pelas suas implicações no aparecimento da Teoria da Relatividade de Einstein, são-lhe dedicados, juntamente com outras experiências científicas e fenômenos naturais relacionados com a matéria, duas páginas mais no livro de Experiências de Física Global.

      Na página sobre Física e experiências com a gravidade expõe-se uma interpretação alternativa dentro de uma geometria euclidiana, baseada na Física Global, a qual propõe realizar a mesma experiência de interferometria no espaço, longe da órbita da Terra, para confirmar uma interpretação ou outra.

      Explicação detalhada sobre o desenho e objetivos da nova experiência científica encontra-se na página Longínquo Michelson-Morley (LMM). O projeto LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da NASA vai realizar uma experiência no espaço idêntica à citada Longínquo Michelson-Morley (LMM) ainda que com o objetivo de demonstrar uma vez mais a Relatividade Geral; tem graça, porque eu acho que o resultado vai ser mais inesperado que o de princípios do século XX e vai implicar ao desaparecimento da Teoria da Relatividade.

      Mais ainda, talvez aconteça com a Física o que aconteceu com a Alquimia, tantos erros e tão grandes com o vazio filosofal que acabou por mudar de nome. É um aspecto da ciência experimental parecido ao dos ciclos em longo prazo da economia.