Detectando o Éter
A experiência de Michelson-Morley para detectar o Éter
FÍSICA MODERNA
No final dos anos de 1800 e início de 1900 vários cientistas conduziram suas pesquisas na busca de detectar o Éter ou, pelo menos, o movimento da Terra em relação a ele. Da mesma forma que Newton conseguiu, através da sua mecânica, demonstrar que a Terra possuia um movimento de rotação com medidas realizadas em nosso planeta, seria o sucesso total da ciência se encontrassem a velocidade relativa do Éter utilizando a teoria eletromagnética na superfície do nosso planeta.
Uma das famosas experiências nessa busca foi a experiência de Michelson-Morley. A ideia seria medir essa velocidade relativa, Terra-Éter através da interferência com a luz. Essa experiência é bastante complexa do ponto de vista matemático, pois suas medidas indiretas da velocidade da luz envolviam outros fenômenos. No entanto, a ideia básica é simples.
Para entender vamos considerar uma situação mais palpável utilizando ondas sonoras.
Um musico, em repouso em relação ao ar, toca uma única nota no saxofone. Essa perturbação se propaga como onda sonora através do ar. Um observador à frente, também em repouso em relação ao ar, escuta a nota musical emitida. Qual seria o valor da velocidade do som medida por esse observador?
É sabido que a velocidade de uma onda depende de propriedades do meio como a elasticidade e densidade. Assim, a velocidade do som no ar vale aproximadamente 340 m/s. Como o observador está em repouso em relação ao ar, ele medirá o mesmo valor.
No entanto, se estiver ventando na direção do observador, o pulso sonoro terá uma velocidade maior para esse observador. Ela será a velocidade do som em relação ao ar acrescida da velocidade do vento.
No entanto, se estiver ventando na direção do observador, o pulso sonoro terá uma velocidade maior para esse observador. Ela será a velocidade do som em relação ao ar acrescida da velocidade do vento.
Naturalmente, se o observador se afastar do saxofonista a medida da velocidade do som será menor. É possível determinar a velocidade do som relação ao ar medindo a velocidade do som em relação a um observador aproximando ou afastando da fonte (saxofonista).
Utilizando essa lógica, os cientistas imaginaram que o movimento da Terra em torno do Sol. o Éter em repouso, produziria uma espécie de "vento" de Éter para as ondas luninosas. Então, se medirmos a velocidade da luz emitida em uma direção e depois invertermos o sentido da emissão e medirmos novamente, poderemos determinar a velocidade da Terra em relação ao Éter. Essa inversão ocorre a cada seis meses, pois a Terra encontra-se diametralmente oposta.
De fato, medir a diferença da velocidade da luz nas duas posições da Terra com intervalo de seis meses era uma tarefa difícil experimentalmente, pois a velocidade da luz é muitas vezes maior que a velocidade orbital da Terra. Os cientistas tinham consciência dessa dificuldade e analisavam os resultados levando em conta essa questão. Além disso, aprimoraram o aparato aumentando as distâncias, aperfeiçoando os espelhos, melhorando detalhes. No entanto, não encontravam diferenças razoáveis nas medidas da velocidade da luz.
Tudo era muito estranho. A velocidade da luz parecia não depender do referencial. Isso era contrário a um dos princípios mais importantes da Física: a relatividade do movimento. Não encontravam o meio material pelo qual a onda de luz se propagava e as leis de Maxwell não eram invariante para os referenciais inerciais.
Parecia não haver uma saída que fosse capaz de conciliar essas contradições. Ou as leis de Newton estavam erradas, ou as Leis de Maxwell estavam erradas. Mas como isso era possível, se as duas teorias faziam previsões muito acuradas dos fenômenos relacionados a cada um dos ramos?
Seria necessário pensar fora da caixa para salvar a ciência dessa enrascada.
Sequência de posts em direção à teoria de Relatividade de Einstein
Concepção, criação e desenvolvimento: Prof. Gielton
