¿El experimento de Michelson-Morley refuta realmente la existencia del éter?

Question

En el experimento de MM, se suponía que la velocidad de un rayo de luz disminuía a medida que se movía en contra del flujo de éter, pero cuando rebotara en el espejo, se movería en la dirección opuesta -con el flujo de éter y, por lo tanto, debería moverse más rápido. La velocidad media de la luz en ese brazo del experimento debería haber sido exactamente la misma que la de la luz que fluye a través de la corriente de éter, ya que los términos del flujo de éter se anulan entre sí.

¿Por qué no es esto lo mismo que un problema de física de la escuela secundaria que involucra a los barcos en una corriente o a las personas en una acera en movimiento, donde el término de la corriente simplemente desaparece porque se suma la velocidad en una dirección y se resta en la dirección inversa?

Parece que un aparato de MM correctamente ajustado, mediría siempre la velocidad de la luz en los 2 ejes como si fuera la misma INDEPENDIENTEMENTE de si hay éter o no.

¿Qué me falta?

Answer 1

El punto del experimento es que en el éter, la luz a lo largo de un brazo del interferómetro regresará en un momento diferente que la luz a lo largo del otro brazo.

Olvídese de la luz por ahora y piense en una de esas pasarelas móviles que se encuentran en un aeropuerto ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moving_walkway ). Si voy a un extremo de la pasarela y vuelvo, lo que significa que tengo un aumento constante de la velocidad al ir en una dirección y una disminución constante de la velocidad al volver, ¿habré tardado lo mismo que si no utilizara la pasarela en absoluto? Resulta que la respuesta es no.

Para ver esto, supongamos que la longitud de la pasarela es $d$ y camino con una velocidad $v$ . Si la pasarela se mueve con una velocidad $v_w$ Entonces me moveré a una velocidad $v+v_w$ cuando camino con la pasarela, y una velocidad $v-v_w$ cuando camino contra ella. El tiempo que me lleva ir y volver es por tanto $$\Delta t = \frac{d}{v+v_w} +\frac{d}{v-v_w}$$ siempre y cuando $v_w<v$ (que tiene que ser o nunca volvería). Esto contrasta con el tiempo que se tardaría sin pasarela alguna $$\Delta t' = \frac{d}{v}+\frac{d}{v}$$ que siempre es menor que el tiempo que se tarda en la pasarela siempre que $v_w \neq 0$ . Así que, de hecho, las velocidades medias no son las mismas, ya que tardo más tiempo en recorrer la misma distancia en la pasarela.

Es la misma idea del experimento Michelson-Morley. Si el éter existiera, el rayo de luz paralelo al flujo del éter experimentaría una aceleración en una dirección y una ralentización en la otra, lo que significa que tardaría más en volver que el rayo perpendicular a él. Este retardo haría que los dos haces interfirieran al recombinarse, y este patrón de interferencia puede verse en una pantalla. Observe que la única solución a la ecuación $\Delta t = \Delta t'$ es cuando $v_w=0$ , lo que significa que la ausencia de un patrón de interferencia implica que no hay una pasarela, lo que en este caso significa que no hay un éter que cambie la velocidad relativa de la luz.

Answer 2

En su momento, el experimento no refutó la existencia del "éter". Lo que hizo fue demostrar mediante un experimento que si el éter hizo tendría que poseer algunas propiedades extremadamente peculiares: por un lado, tendría que permitir que los objetos materiales pasaran a través de él sin resistencia (para no interferir con el movimiento de los planetas), mientras que al mismo tiempo también tendría que ser arrastrado de alguna manera con un objeto que se moviera a través de él (para dar un resultado nulo en el experimento M-M).

La hipótesis del "arrastre del éter" fue considerada seriamente dentro de la comunidad física como una forma de preservar el éter y escapar de las consecuencias de la prueba M-M, pero no llegó muy lejos.