n cadrul unuia dintre cele mai celebre experimente din istoria fizicii, Albert Michelson i Edward Morley au ncercat n anul 1887 s detecteze micarea eterului luminifer, un mediu imaginat n epoc pentru a explica propagarea undelor de lumin. Experimentul a fost un eec, dar a contribuit la declanarea unei adevrate revoluii n fizic.

CE ESTE ETERUL?Dei natura ondulatorie a luminii fusese demonstrat nc din jurul anului 1800 (experimentul lui Thomas Young), analogiile cu propagarea sunetuluiprin aeri calculul vitezei undelor sonorerelativ la mediul de propagare, dduser natere de-a lungul secolului XIX ctorva teorii privind mediul prin care se propag lumina, mediu la care se credea pe atunci c este relativ viteza luminii, n linia de gndire a relativitii clasice. Se considera c acel mediu misterios, denumiteter luminiferori, simplu,eter, este omniprezent, ptrunde prin orice, exist i n spaiul cosmic, iar caracteristicile sale permit propagarea undelor luminoase cu viteza impresionant a crei valoare aproximativ fusese calculat nc de atunci.

Prin analogie cu propagarea undelor sonore prin diferite medii, despre care se constatase experimental c circul mai repede printr-un mediu mai greu compresibil (de pild, o bar de oel) ori, la fel, mai rapid prin mediile cu o greutate ct mai mic, se estima c acest eter ar trebui s fie foarte, foarte uor i, n acelai timp, foarte greu de comprimat. Aceste caracteristici l fceau extrem de greu detectabil, aparent avnd de-a face cu un mediu care nconjura i ptrundea prin toat planeta Pmnt, existent n ntregul sistem solar, dar care nu opunea nicio rezisten n faa deplasrii pe orbitele circumsolare a planetelor ori altor corpuri cereti. Toate acestea fiind teoretizate, a aprut, desigur, problema detectrii acestui mediu relativ la care se credea c lumina se propag cu o vitez de 186,350 de mile pe secund (+/- 30 mps), conform unor experimente efectuate n anul 1879 de ctre unul dintre protagonitii articolului de fa, fizicianul american Albert Abraham Michelson (1852-1931).

ETERUL I MICAREA PMNTULUI PRIN SPAIUCea mai celebr ncercare de a detecta micarea relativ a Pmntului fa de acest misterioseter luminiferi aparine aceluiai Albert Michelson. Acesta era interesat de msurarea ct mai exact a valorii vitezei luminii, iar la acea vreme existau cteva teorii care ncercau s explice felul n care valorile observate i msurate ale vitezei luminii ar putea fi afectate de micarea prin sistemul solar a Pmntului.

Terra parcurge distane imense pe parcursul micrii orbitale n jurul Soarelui, iar viteza sa pe orbita circumsolar este de aproximativ 30 de km/s ori peste 108,000 de km/h. La fel, Soarele se rotete n jurul centrului galaxiei Calea Lactee cu vitez nc i mai mare i exist i alte micri la nivele superioare ale structurii Universului. Se credea c din moment ce Pmntul este n micare, ar trebui s apar un "vnt eteric" detectabil, dat de micarea Terra prin eter. Cu toate c uneori era posibil ca micarea planetei s coincid, ca orientare i vitez, cu cea a eterului, era imposibil ca planeta s rmn permanent n repaus fa de eter, din cauza variaiilor vitezei i direciei sale de deplasare prin sistemul solar, dar i al celorlalte micri de la nivele superioare ale structurii Universului, amintite mai nainte. Se considera, i pe bun dreptate avnd n vedere modelul teoretic luat n considerare la acea vreme, c n fiecare punct de pe suprafaa planetei puterea i direcia acestui "vnt eteric" ar trebui s varieze n funcie de momentul zilei i de anotimp.

Prin analizarea vitezei luminii n direcii i momente de timp diferite, se considera c ar fi posibil s se msoare micarea Pmntului relativ la eter. Diferena ateptat a fi msurat ntre valorile msurate ale vitezei luminii n diferite direcii era foarte mic, avnd n vedere c viteza pe orbita circumsolar a planetei Pmnt este de aproximativ o sutime de procent din viteza luminii. Existau i teorii care susineau ideea c Terra ar trage, efectiv, eterul cu ea prin spaiu, prin intermediul gravitaiei. Michelson nsui credea c din moment ce eterul este n repaus i Pmntul se deplaseaz prin el, valoareavitezei luminii observat la suprafaa planetei ar trebui s depind de direcia de micare a undelor luminoase: n aceeai direcie cu micarea orbital a Pmntului ori n direcie opus. Un numr destul de mare de fizicieni a ncercat efectuarea acestor msurtori la jumtatea secolului al XIX-lea, dar acurateea necesar depea posibilitile instrumentelor vremii.EXPERIMENTULEra nevoie de un alt tip de montaj experimental dect cele ncercate pn atunci, i acesta este momentul n care ingeniozitatea extraordinar a unui experimentalist foarte talentat precum Albert Michelson intr n scen. n anul 1881, pe cnd studia n laboratorul de fizic al lui Hermann von Helmholtz din Berlin, Michelson proiecteaz i construiete un dispozitiv denumitinterferometru, care folosete o oglind semitransparent pentru a descompune o raz de lumin n dou componente care s se deplaseze n direcii diferite

Dispozitivul avea n compunere o surs de lumin alb ndreptat spre o oglind semi-argintat al crei rol era de a separa lumina n dou raze care s se deplaseze la un unghi de 90 de grade una fa de cealalt. Dup trecerea prin mecanismul de separare a luminii, razele cltoresc pn la capetele a dou brae lungi unde sunt reflectate complet de alte dou oglinzi. Se recombin la cellalt capt al oglinzii semi-argintate i ajung la nivelul unui detector unde are loc interferena celor dou unde, una distructiv sau constructiv, n funcie de timpul parcurs de cele dou raze.

Dac Pmntul ar cltori prin eter, cum se presupunea atunci, ar fi trebuit ca raza care cltorete paralel cu eterul s aib nevoie de mai mult timp pentru a parcurge distana n comparaie cu cea care cltorete la un unghi de 90 de grade fa de eter,

Interferometrul era prevzut cu un mecanism de rotaie, astfel c direcia razelor putea fi ajustat. Rezultatul ar fi trebuit s fie, conform cu cele presupuse atunci, o ntrziere a unuia dintre cele dou fascicule luminoase, care ar avea ca rezultat apariia unor franje de interferen pe baza crora s-ar fi putut calcula micarea relativ a Pmntului fa de eter.

Michelson a folosit acest instrument fr succes pentru prima dat n 1881, pe cnd se afla n Germania. Nu a putut detecta deviaiile prevzute de calculele iniiale, dar a pus eecul pe seama erorilor de msur datorate imperfeciunilor instrumentelor folosite i interferometrului. Ulterior, lucrnd n parteneriat cu Edward W. Morley (1838-1923) n Cleveland, Ohio, a efectuat un alt experiment n iulie 1887. Dei noul instrument era extrem de sensibil, nu s-a nregistrat nici de aceast dat vreo diferen ntre vitezele celor dou raze de lumin, invalidndu-se astfel ipoteza iniial a lui Michelson. n 1897 a efectuat experimentul la mare altitudine, ncercnd s detecteze "vntul eteric" ct mai departe de suprafaa Pmntului, lund n calcul acum varianta c Terra atrage cu ea eterul prin spaiu, prin intermediul gravitaiei. Din nou, nicio dovad despre vreo influen a eterului asupra vitezei luminii. Se prea c aceasta era aceeai n toate direciile, n complet dezacord cu ideea c Terra se mic prin acest aa-numiteter luminifer.

n urmtorii 50 de ani, muli fizicieni au repetat experimentul, n moduri din ce n ce mai sofisticate i folosind instrumente de o precizie extraordinar, spernd c vor gsi vreo greeal care s anuleze concluzia incredibil pe atunci c eterul nu exist. Rezultatele au fost mereu aceleai.FINALUL TEORIEI ETERULUIExperimentul Michelson-Morley a rmas n istorie drept cel mai important experiment cu rezultat nul din istoria tiinei deoarece,dei Michelson a refuzat s recunoasc, experimentul su a euat n a demonstra existena eterului. Peste civa ani, n 1905, Albert Einstein avea s postuleze c viteza luminii este constant indiferent de observator, dei se pare c nu avea cunotin despre experimentul Michelson-Morley pe atunci. Experimentul lui Michelson i Morley demonstreaz ct de adnc era nrdcinat la finele secolului XIX ideea c lumina trebuie s cltoreasc relativ la un anumit mediu, eterul. Vorbim, pe de o parte, de nevoia de a raporta viteza luminii la un mediu, prin analogie cu propagarea sunetului prin aer, dar ne referim i la spiritul relativitii clasice, care a dus la ncercrile ulterioare de a explica rezultatul nul al experimentului n diverse moduri, cum ar fi existena unei contracii a obiectelor pe direcia lor de micare, iniial imaginat a fi relativ la eter.

Este vorba despre contracia FitzGerald-Lorentz. n 1892 fizicianul irlandez G.F. FitzGerald sugera c dimensiunea unui bra al interferometrului Michelson-Morley cumva se contractase, cu o valoare depinznd de viteza sa. Dei pentru majoritatea fizicienilor ideea a prut absurd, nu a fost i cazul unuia dintre cei mai distini fizicieni europeni - H.A. Lorentz, care a introdus expresii matematice - transformrile Lorentz - cu ajutorul crora a descris cantitativ ideile lui FitzGerald. Transformrile Lorentz aveau s schimbe radical fizica. n 1889 marele matematician francez Henri Poincar, n urma analizei rezultatelor experimentale obinute de Michelson i Morley, oferea o explicaie general numit principiul relativitii, avnd ca idee central c micarea absolut nu va fi niciodat detectat n laborator, fizica avnd nevoie, spunea el, de o teorie complet nou pentru a fi n continuare consistent cu toate observaiile experimentale. Iar peste ali 6 ani, Albert Einstein o va introduce.

Erau vremuri cnd, n spiritul vederii mecaniciste a naturii impuse de pe vremea lui Newton, nu se putea admite existena unei aciuni la distan ori prin vid. Eterul a fost un construct necesar pentru a ine n picioare edificiul mecanicist care sugera c luminatrebuies se deplaseze printr-un mediu.