[Date Prev][Date Next][Thread Prev][Thread Next][Date Index][Thread Index]
TEMA 2 - ERRORES DE LA FISICA - (texto)
LOS ERRORES DE LA FISICA II
============================
Por Gines Conesa Solano y J. Romualdo F. Tapioles
----------------------------------------------------------
PROLOGO.-
Dentro del contexto general de esta colección de Los Errores
de la
Fisica, queremos aqui rendir homenaje al eminente fisico Aragonés
Julio Palacios, seleccionando algunos párrafos de su obra
"La
axiomática Relativista". Dice asi:
"Me he entretenido en contar las proposiciones que, según
un
autor alemán, constituyen la axiomática relativista, y pasan
del
centenar."
"Por fortuna son tan solo dos las proposiciones en que
Einstein
basó expresamente su teor¡a. La primera es el famoso principio
de
relatividad que para abreviar llamar‚ principio R. Dice asi: No hay
ni
puede haber ningún fenómeno que permita averiguar si un cuerpo está
en
reposo o está animado de un movimiento rectilineo y uniforme."
"A la otra proposición dio Einstein el nombre de principio L,
y
la enuncio asi: La luz se propaga con independencia del movimiento
del
cuerpo que la emite."
"Sea un foco luminoso que se mueve a lo largo de la recta AB
con
la velocidad constante v (fig. 1). Al llegar al punto O emite
un
destello, el cual, en virtud del principio L, se propagar como si
el
cuerpo estuviera fijo en O. Al cabo de cierto tiempo, t, cuando
el
cuerpo ha llegado a la posici¢n O', el destello habr alcanzado en
el
plano del dibujo los puntos de la circunferencia C, cuyo radio
vale
r=ct, a esta circunferencia hay que atribuir existencia real, pues
en
ella hay energ¡a luminosa, lo cual no sucede en los dem s puntos
del
plano. Nuestra circunferencia es algo mas que un concepto
geom‚trico,
es una onda que lleva consigo energ¡a, la cual se pondr de
manifiesto
de diversas formas, por ejemplo, ennegreciendo las
pel¡culas
fotogr ficas que encuentre a su paso. Las ondas luminosas son
cosas,
tienen cosicidad, como diria Ortega."
"En virtud del principio L, el destello salido de O
habra
alcanzado al cabo de cierto tiempo t los puntos de la
circunferencia
C, y la intensidad luminosa ser igual en todos ellos. Una
pel¡cula
fotogr fica colocada a lo largo de dicha circunferencia,
quedar
uniformemente ennegrecida. Pero si la pelicula se mueve con el
foco
luminoso, ocupar la posici¢n C' al cabo del tiempo t, u
el
ennegrecimiento ser mayor en la porcion DEF que en la DGF.
Ello
permitir averiguar la velocidad con la que se mueve el
laboratorio,
lo que prueba que el principio L est en contradiccion con
el
principio de relatividad."
"APELACION A LA LOGICA MATEMATICA.- Si se hubiesen encargado
los
filosofos de sacar a flote la teor¡a de la relatividad habran
tenido
que recurrir a todo g‚nero de sofismas para ocultar la
evidente
contradiccion existente entre sus postulados. Pero los matematicos
han
sustituido la dialectica por el algorismo algebrico, y no cabe
poner
reparos a su riguroso metodo deductivo. Es vano intento el tratar
de
descubrir defectos en el instrumento matem tico, pero la
contradiccion
latente en los cimientos de la teoria no permanece oculta, sino
que
aflora en cuanto se quiere dar sentido f¡sico a las
ecuaciones.
Reconciliar lo irreconciliable es empresa sobrehumana, y solo
los
grandes genios de la matem tica pueden encontrar recursos para
no
desfallecer. Segun se puede leer en sus biograf¡as, declaro
Einstein
que cuando los matem ticos se apoderaron de su teor¡a, empezo a
no
entender nada, hasta el punto de tener que pedir auxilio a su
antiguo
disc¡pulo Grossmann. Pero adquirio tal dominio del calculo
matematico
que pronto recupero el papel magistral que leg¡timamente
le
correspond¡a. Gracias a ello, su teoria ha llegado a ser una de
las
mas portentosas creaciones de la mente humana. Ser lamentable que
no
quepa en ella la realidad en que vivimos, pero ello no quita
gloria a
su creador.
Para ver como se introducen las matem ticas en la teor¡a de
la
relatividad basta plantear la cuestion en los siguientes
terminos:
Dada una onda C (fig. 1) que tiene su centro en el punto fijo O,
¨que
habr de hacerse con los metros y con los relojes para que, de
la
medidas realizadas con ellos resulte la circunferencia C' que tiene
su
centro en O' y cuyo radio vale r'=ct'?"
CONCLUSION.- Decir pequeños desatinos está al alcance de
todas
las fortunas. Los grandes dislates, los geniales, son siempre obra
de
un hombre extraordinario. Einstein ha sido, sin duda, un gran genio
y,
por eso, su teoria es un disparate genial.
-------------------------------------------
EL EXPERIMENTO DE
MICHELSON.-
A.Michelson en 1881, hizo este experimento con la finalidad de
intentar medir la velocidad de la Tierra a través del espacio
exterior (éter), basándose en unas ideas que Maxwell tenía al
respecto.
Básicamente consiste en suponer que: si la luz viaja en el éter
estacionario, donde la Tierra se mueve, entonces el rayo de
luz emitido en esa misma dirección se propagaría a distinta
velocidad, que otro rayo emitido en dirección perpendicular,
respecto de un observador en reposo junto al experimento. De
esta manera se podría medir la velocidad de la Tierra con
referencia al medio en el que esta se mueve.
En esencia el experimento es muy parecido al de arrastre parcial
de Fizeau. En aquel, se movía agua con una determinada velocidad y
en este, de Michelson, lo que se mueve es el éter (que no se
sabe muy bién lo que es).
El aparato es esquematicamente muy sencillo, aunque muy sensible a
cualquier tipo de perturbación. Consiste en una fuente de
luz monocromática (F) (un láser es perfecto); dos espejos
(E); un semiespejo (S) y una pantalla (P), tal y como se indica
en la figura 1.
El viento del éter está representado por (V), y (L) es la
distancia de los "brazos" del aparato (desde S hasta E). Para
los cálculos se toma como sistema de referencia, el de
laboratorio; en este sistema, todo está en reposo salvo el éter.
Un rayo de luz procedente de la fuente (F) llega al semiespejo
(S), donde se divide en dos rayos (a y b). El rayo (a), figura 2,
en su camino de ida hacia (E1) se desplazará a una velocidad
(c-v), mientras que a su regreso hacia (S) su velocidad será
(c+v). Como siempre (c) es la velocidad de la luz en el "vacío".
El rayo (b), figura 3, sale del semiespejo a una velocidad (c) y
en una dirección tal que, en combinación con (V), forme un
ángulo recto con la dirección de (a). De esta manera la
velocidad neta, respecto del aparato, será de c²-v² a lo largo de
todo el trayecto de ida y vuelta entre (S) y (E2). Una vez que
ambos rayos han regresado a (S), parte de ellos se dirigen hacia
la pantalla (P), donde se forma la figura de interferencia.
La situación es similar a la de dos barcas que navegan en un río y
mientras una de ellas ha de ir a favor y en contra de la
corriente, la otra ha de cruzar el río en ambas
direcciones. En nuestro experimento, el río es el éter y las
barcas son los rayos de luz.
Asi que los tiempos que tardan los rayos de luz desde que salen
del semiespejo y regresan de nuevo al mismo lugar es, para cada
uno:
L L 2Lc
2L
ta = ----- + ----- = -------- ; tb =
---------------------------------
c-v c+v c²-v² raiz
cuadrada de c²-v²
Si ahora giramos 9Oº todo el aparato, resulta una situación
diferente. El rayo (b) es el que va y viene en la dirección del
éter, que se mantiene fija, y el rayo (a) el que viaja en la
dirección perpendicular. Figura 4.
Los tiempos correspondientes de cada rayo serán distintos que
antes, y así tenemos que:
L L 2Lc
2L
tb' = ----- + ------- = --------- ; ta' =
----------------------------------
c-v c+v c²-v² raiz
cuadrada de c²-v²
Esto significa que, en esta segunda posición, el rayo (a) tarda
menos en llegar a la pantalla (se adelanta) un tiempo:
2Lc 2L
L v²
dta = ta - ta' = --------- -
---------------------------------------- = --- ---
c²-v² raiz cuadrada de c² -
v² c c²
mientras que el rayo (b) tarda más (se retrasa), justo la
misma cantidad:
L v²
dtb = tb - tb' = --- ---
c c²
Por lo tanto, el desfase relativo entre ambos rayos es la suma de
los desfases de cada uno.
2L v²
dta + dtb = --- ---
c c²
Si multiplicamos esta diferencia de tiempos por la velocidad de
la luz (c) y la dividimos por la longitud de la onda ( lambda )
empleada en el experimento, resulta el desfase en términos de
longitudes de onda que es, a fin de cuentas, el número que nos
interesa. El resultado es:
2Lv²
D = ------------------
lambda c²
y que se corresponde a su vez, con un desplazamiento de las bandas
de imterferencia de:
Lv²
omega = -----------------
lambda c²
A Michelson esto le suponía, con los datos concretos que tenía,
un movimiento de O,O4 bandas. No parece mucho, pero lo hubiese
medido perfectamente en el caso de que estas se hubieran movido
¡cosa que no ocurrió!.
LAS BANDAS NO SE MOVIERON
El resultado negativo del experimento parece ser que dejó atónito a
Michelson ¡no se lo esperaba!. En realidad nadie se lo esperaba,
y entre otras cosas, porque era contradictorio con los
resultados de arrastre parcial de Fresnell y Fizeau.
Michelson interpretó el resultado diciendo que: "o no
existía éter, o bién la Tierra arrastraba totalmente a
este". A su razonamiento le opusieron el efecto observado de
"Aberración Estelar", encontrado por Bradley en 1.728 y que se
explicaba y aún se sigue explicando, como debido al arrastre
parcial del éter por la Tierra. Esta explicación es, otro de los
"Errores de la Física", que ya analizaremos en otra ocasión, pero
que pudo más que los argumentos del propio Michelson que, a la
postre, no supo encontrar dónde estaba realmente el verdadero
error de esta larga historia.
En 1.887, obligado por algunos otros científicos y a fin de
intentar resolver tan clamorosa contradicción, repitió de nuevo
el experimento, junto con Morley, y esta vez con mucha más
precisión y con la esperanza de obtener un corrimiento de
bandas de O,4 (diez veces mayor), pero el resultado siguió
siendo el mismo anterior ¡las bandas no se movieron!.
Esto levantó una gran polémica en el mundo científico pues, como
ya he dicho, contradecía el arrastre parcial y con él,
las interpretaciones que desde hacía ya un siglo se le venian
dando a los experimentos de óptica. Sin embargo en lugar de
encontrar el error, no faltaron científicos como Fitzgerald,
Lorentz, Poincaré,ect, con la valentía necesaria, que se
atrevieron con unas fórmulas matemáticas tales que, como por
arte de magia, las contradicciones de los experimentos
desaparecían. Con estas ecuaciones todo resultaba
"matemáticamente correcto" y todo funcionaba perfectamente;
bueno, existía un pequeño problema, había que ser capaz de entender
que:
EL ESPACIO SE ENCOJE CON LA VELOCIDAD.
pero esto no tiene la menor importancia ("pecata minuta"), si,
quién lo dice, tiene mentalidad de matemático y está acostumbrado
a pensar en términos abstractos. Cosa distinta es que un
pensador de la Naturaleza pueda entender estas extañas
interpretaciones.
Pero esto no fué más que el principio. Poco después, se realizó
un experimento muy parecido a este, solo que ahora los brazos eran
de distinta longitud, y ocurrió lo que siempre habia ocurrido:
¡las bandas siguieron sin moverse!.
En este caso no era suficiente la explicación de que el espacio
se encogía con la velocidad. Así que hubo que dar un paso más, en
el ya oscuro entendimiento, y admitir que:
EL TIEMPO SE DILATA CON LA VELOCIDAD
De este modo "los relativistas" podían seguir explicando lo
inexplicable y poniendo, en los libros de texto, frases como:
"todo esto no es muy intuitivo y puede uno tardar desde unos días
a muchos años hasta entenderlo; pero la experiencia demuestra
que las cosas funcionan así". Este tipo de frases las podríamos
resumir en una más breve que dijera: TONTO EL QUE NO LO ENTIENDA.
Desde entonces y asumiendo el riesgo de la mofa, han habido y aún
existen (naturalmente) grandes pensadores que han confesado
su incapacidad para entender la Teoría de la Relatividad, con
toda la humildad y sinceridad que caracteriza a los espíritus más
sencillos. Espero que no sea largo el tiempo en que este estado
de cosas se arregle, y estos ilustres "tontos" sean ensalzados
y colocados en el lugar que por su categoría, pasada y presente,
les corresponde.
ALGUNAS CRITICAS AL EXPERIMENTO.-
1º Se dá por hecho que la velocidad de La Tierra respecto del
éter estacionario es de 3O km/s. ( esta es la velocidad de La
Tierra alrededor del Sol). ¿Acaso habian motivos para suponer
que nuestro astro está fijo en el éter?. ¿No era precisamente
Maxwell quién pretendía medir la velocidad del Sistema Solar
en ese medio?. O todavía más, si pensaron en un éter
estacionario, lo primero que debían tener en cuenta es que el
Sol también se mueve, en ese dichoso medio, así como lo ha de
hacer también la Galaxia entera. ¿No sería más prudente medir
la velocidad de la Galaxia?. Tan solo quiero indicar que se
podía haber considerado una velocidad de miles de km/s., en
lugar de los 3O considerados. Así la fórmula nos indicaría un
movimiento de muchas bandas en lugar de las O,O4. No me negarán que
la velocidad elegida es, cuando no pequeña, sí arbitraria.
2º En cualquier experimento donde el resultado final es
inesperado, o no está de acuerdo con las hipótesis de partida,
lo normal es revisar los planteamientos iniciales. El método
científico exige que así se haga, y me parece muy acertada
esta exigencia. ¿Porqué no se hizo así?. ¿Ah, creo saberlo!. Las
hipótesis estaban en conformidad con el arrastre parcial de
Fresnell y en consecuencia eran correctas por fuerza. Pués que me
perdonen la mayoría de los físicos del último Siglo, pero se
debería de haber estudiado con más detenimiento esta extraña
historia del arrastre parcial.
Creo que son demasiados "lapsus" para un solo experimento, pero
aún me queda la 3ª, y definitiva, crítica.
LA INTERPRETACION ONDULATORIA DEL EXPERIMENTO DE MICHELSON.-
Si durante todo el Siglo XIX predominó la idea ondulatoria de la
luz, ¿poqué no se aplicaron las propiedades de transmisión de
las ondas a este experimento?
Resulta muy evidente que si se hace el equivalente de esta
experiencia con olas de agua, o bién con sonido, el resultado que
se obtenga será, exactamente, el mismo que el obtenido con luz.
Bién pues, a partir de ese hecho, y ya que otros muchos
experimentos (todos) demuestran que la luz tiene
propiedades ondulatorias, ¿porqué no pensar que la luz se va a
comportar como cualquier otra onda, también en este experimento?.
Tengamos en cuenta que todas las piezas del experimento están
inmersas en el aire, que todo lo rodea. Además, este aire y
también todo el aparato, están en la mayor quietud posible.
En estas condiciones, y puesto que la luz viaja a la misma
velocidad en todas direcciones, es perfectamente razonable
que la bandas de la interferencia no se muevan. Ya puede el
aparato girar un poco o un mucho; o la longitud de sus brazos ser
igual o diferente; o hacer frío o calor, e incluso el
experimentador podría ser el propio Sr. Michelson o Vd.
mismo. Estoy seguro que las bandas de luz no se moverán nunca,
jamás, porque:
LA LUZ VIAJA EN EL AIRE A LA MISMA VELOCIDAD EN
TODAS DIRECCIONES
Espero que no se confunda esta afirmación con aquella otra de
Einstein que dice: "la velocidad de la luz es costante e
independiente del sistema de referencia desde el que se mida".
Precisamente lo que estoy demostrando es que esta
afirmación, que hizo el famoso científico a principios de este
siglo, no es otra cosa que un error.
La respuesta anterior nos invita a replantear el experi- mento,
desde el principio. Y lo primero que hay que hacer es suprimir
la velocidad (V) del éter; y, ya puestos, quitar también el famoso
éter de una vez y para los restos (no se necesita para nada). En
la figura 5, se tacha la velocidad del éter, para indicar que no
se ha de tener en cuenta.
En estas condiciones, la velocidad (c) de los rayos de luz (a y
b) será la misma en cualquier dirección y sentido que viajen; y
los tiempos empleados, por estos, en hacer sus recorridos de ida y
vuelta serán:
L L 2L 2L
tb = ----- + ----- = ------ ; ta = ------
c c c
c
y después de girar el aparato los tiempos seguirán siendo:
L L 2L 2L
tb' = ----- + ----- = ------ ; ta' = ------
c c c
c
Esto conduce a un desfase nulo, entre los rayos de luz
correspondientes, antes y después de girar el aparato:
2L 2L 2L 2L
dtb = --- - --- = O ; dta = --- - ---- = O.
c c c c
lo que inevitablemente nos lleva a un desplazamiento nulo de
las bandas.
lambda = O
o lo que es lo mismo, ¡LAS BANDAS SE QUEDARAN COMO ESTABAN!
Ahora sí, la teoría está de acuerdo con el resultado de este
experimento y de todos los demás. ¡OK!
Puede comprobarse sin gran dificultad, que no importa que las
longitudes de los brazos sean distintas, el resultado teórico es
el mismo que el práctico, siempre.
Tenga bién presente que no hemos necesitado de encogimientos de
espacios, ni de dilataciones de tiempos.
==============================================
Saludos, Romualdo
Email ---> romualdo en redestb.es
WEB ----> http://www.redestb.es/personal/romualdo/