¿La luz necesita un medio para propagarse?

La luz es uno de los conceptos más abstractos y que guarda más secretos en el campo de la física. Dentro de los misterios que trae consigo encontramos numerosas propiedades que han permitido a los físicos establecer modelos para explicar el comportamiento de la materia. Entre estas aptitudes destacamos su forma de propagación, la cual ha abierto numerosos debates a lo largo de la historia.

Evolución de la naturaleza de la luz

Ya en el siglo XVII, el célebre físico y matemático Isaac Newton introdujo la idea de que la luz estaba formada por pequeñas partículas en forma de corpúsculos, la cual aunque muy innovadora no explicaba fenómenos ondulatorios como la difracción.

Es en la segunda mitad del siglo XIX cuando el físico inglés James Clerk Maxwell establece la naturaleza ondulatoria de la luz explicando así los fenómenos que la teoría corpuscular no podía, sin embargo, la luz como onda electromagnética seguía sin poder explicar eventos como el efecto fotoeléctrico.

Hoy en día se acepta la teoría que establece la naturaleza de la luz como una dualidad onda-partícula, la cual se remonta al siglo XX, punto de la historia que no trataremos en este artículo sino que más bien nos adentraremos en el movido siglo XIX.

Propagación de las ondas

La mecánica clásica, modelo asentado en el espacio y tiempos absolutos, se iba poco a poco desquebrajando a medida que avanzaba el siglo XIX y novedosas ideas sobre la comprensión de nuestro entorno iban naciendo, entre ellas el intento de descubrir los secretos que guardaba la naturaleza de la luz.

Como ya sabemos, a mediados del siglo XIX la luz se consideraba una onda y como bien exponía la mecánica clásica esta necesitaba de un medio para propagarse, un ejemplo lo encontramos en ondas como el sonido, perturbación que se propagaba en medios como el aire.

Los físicos de la época se preguntaban que medio utilizaría la luz para propagarse, debido a que por ejemplo en el espacio no existía el aire utilizado por el sonido para esa finalidad,

surgiendo así la idea del éter.

La aparición de un nuevo medio de propagación

Numerosos científicos establecieron la posibilidad de que el espacio estuviese imbuido en una sustancia misteriosa a través de la cual se propagaría la luz, este es el nacimiento del llamado éter luminífero.

Bajo este pensamiento el espacio estaría relleno de un material de muy baja densidad, transparente y de alta elasticidad que permitiría a la luz transmitirse con su elevada velocidad característica. La premisa era que la luz mediante vibraciones a través del éter se conseguiría propagar por todo el espacio, considerándose dicha sustancia como un sistema de referencia en reposo absoluto con relación a todos los objetos del universo.

Viento del éter

Esta hipótesis sobre la propagación de la luz tenía algunos contratiempos, entre ellos el "viento del éter". En la transmisión de la luz debemos considerar el movimiento de traslación de la Tierra a lo largo de su órbita debido a que si el espacio estaba relleno de éter la traslación terrestre interferiría en la velocidad de la luz. Para una mejor comprensión, podemos comparar este fenómeno a la situación de un nadador que se encuentra en un río con corriente moviéndose este a veces a favor de ella y otras en contra.

Debido a que la Tierra se mueve a través de esta sustancia, la luz en nuestro planeta se debería percibir con distinta velocidad en función de la dirección en la que la midamos, este efecto se denominó "viento del éter".

Experimento de Michelson-Morley

En 1887, Albert Abraham Michelson y Edward Morley se propusieron demostrar experimentalmente la existencia del "viento del éter" y por consiguiente fortalecer la teoría del éter luminífero. Para ello diseñaron un sistema compuesto de varios espejos capaz de medir la velocidad de la luz en dos direcciones perpendiculares entre si. El funcionamiento se basaba en una fuente luminosa que emitía un haz de luz hacia un semiespejo, este desdoblaba dicho haz en dos direcciones diferentes que posteriormente desembocarían por medio de espejos en un detector.

Los resultados del experimento fueron fallidos, no había diferencia en la velocidad de los rayos de luz en las dos trayectorias lo que supuso el rechazo del "viento del éter" y el comienzo de la caída de la teoría asociada.

Consecuencias del experimento fallido

El demostrar que la velocidad de la luz era independiente de la dirección de su movimiento supuso el nacimiento de nuevas ideas que debilitarían aún más la ya en decadencia mecánica clásica, como las suposiciones de que la luz se podía propagar en el vacío o que la velocidad de la luz era independiente de la velocidad de la fuente que la emitía, postulado fundamental para que unos años después el alemán Albert Einstein publicase su teoría de la relatividad especial, acabando con la mecánica clásica y dando paso a la mecánica relativista.