. Rcvista ~fcxicana Jl' Física 2l (1972) E51-E54

EL ETER ¿REALIDAD O FICClON?

M. 13auer' y P. A. Mello'

instituto d~ Física, Univ~rsidad Nacional d~ ,\1 éxico

(Recibido: agosto 31, 1972)

E51

A[JSTRACT: The purpose of this note is to recall briefly the ideas behind

(he introduction of the concept of the ae(her, (he fundamental

(Ole played by it in the reasonings that led '\laxwcll te theconstruction of elect(Omagne(ic theory and, finally, (he re.jec(ion of tha( concep( by (he electcomagne(ic thcor}' i(se!f.

El primer tropiezo que tiene un estudiante de física con el éter ocu-rre en el inicio del estudio de la relatividad especial. Y tropiezo es en ver-dad. El éter va de salida, expulsado por .\1ichelson, Morley y Einstein, sinque en general se nos aclare cuándo y cómo entró en escena. Se nos dcta-llan las dificultades a que da lugar, pero no se nos dice porqué hasta ese IIlS-

tante ha merecido el respcto de los más respetables físicos de la época.Queda la impresión de que se nos ha relatado un combate sin enemigo

enfrente. ¿Por qué no recordar brevemente cómo el concepto del éter le sir-vió a .\1axwell de andamio para construir la extraordinaria teoría de los fenó-menos electromagnéticos? ¿Y por qué no mostrar así que si estamos ahuyen-

-Trabajo auspiciado por el Ins(ituto Nacional de Energía Nuclear, "léxico.

1'52 Bau("r y ~1C'1lo

(ando un fancasma, se traca por lo menos de un fantasma de categoría?Al quedar claramente establecido, a principios del siglo XIX, el ca-

rácter ondulatorio de la luz (por ejemplo, con los fenómenos de difracción).se planteó de inm{.diato el problema de cuál era el medio que la propagaba.En cícero, la experiencia mostraba que codos los fenómenos ondulatorios co-nocidos (sonido, ondas en un estanque, etc.) requerían de un medio materialpara su ocurrencia y propagación. La luz a su vez se propaga en los mis-mos medios materiales -sólidos, líquidos y gases- pero ¡oh sorpresa! tam-

bién en ausencia de éstos. Siendo en ese momento inconcebible el que no

existiera medio propagador, inmediatamente se introduce uno ad hoc. Conel nombre de "éter" ó "medio luminífero ••t, este medio tiene la virtud esen-cial de estar presente en todos lados- aún dentro de los medios materialesya conocidos- y sus propiedades mecánicas son tales que la propagación dela luz queda explicada en forma análoga a la propagación de una onda sono-ra. Se desarrollan entonces muchas teorías que intentan elucidar los fenó-menos ópticos conocidos en términos de las propiedades mecánicas del éter,considerado una veces como fl~ido y otras como sólido elástico. Sin embar.go todos estos modelos crean más problemas de los que resuelven y por con-siguiente no se puede pensar en ningún momento que se tenga una comproba-ción objetiva de la existencia del éter. ¿ Por qué no se abandona entonces?

Para contestar esta pregunta, tenemos que retroceder en nuestra na-rr:ltiva y ocuparnos de lo que sucedía en un campo de la investigación en-ronces completamente ajeno, a saber, la descripción de los fenómenos eléc-tricos y magnéticos generados con la manipulación de imanes y baterías,Las bases cuantitativas de éstos estaban ya bastante bien establecidas enlas formas de las ley'es de Coulomb, Ampere y FaraJay. La implicación mo.lesta de estas leyes físicas -al igual que la de la gravitaci6n de Newton quenaJi(' podía pon('f en duda- era la de acción instantánea a distancia. Paraobviar este aspecto mágico de los fenómenos físicos, era namral, racional ytranquilizante pensar en, y postular en consecuencia, la existcncia de un me-dio que transmitiera los efectos eléctricos y magnéticos. En consecuenciaS(' introdujo un medio::!, al que .\laxwell denominó "medio magnético" y queno tenía nada qU(' ver con el medio luminífero o éter mencionado anteriormen-te. Como al étcr, a es(e medio se le atribuían (ambién propiedades mecáni-cas para realizar su función de transmitir efectos físicos, siendo (....•te aspec-to m;'llerial. como veremos dentro de un momento, fundamental ('n los razona-mientos cit, \Iaxwell.

En efecto. Faraday había introducido ya el concepto de polari zaciónpara explicar propiedades de los (':elécuicos, iJea quc consiste en el des-plazamiento de las cargas bajo la influencia de un campo eléctrico. Faraday

El £tpr ¿R('alidad o Ficción?,. E5.!

pensaba en campos eléctricos constantes en el tiempo, ~taxwell a su '>ez

planteó el problc.-ma del efecto de campos ,'ariables. Su respuesta fué: des-plazamientos variables, luego corrientes eléctricas que a su vez generan cam-pos magnetJcos. En consecuencia ~taxwell generaliza la ley de Amp~re aila-(tiendo a las corrientes de conducción la corriente de desplazamientoJ. Ypara .\Iaxwell esta corriente de desplazamiento ocurre en todos los medios ma-teriales, inclusive el "medio magnético" quc para él estaba constituÍdo porceldas de "algo" en cuyas frontcras había una distribución de carga superfi-cial. Finalmente, punto culminante de la extrapolación, Maxwell no confinael "medio magnético" al interior de los cuerpos materiales, como lo pensabaFaraday, sino que supone que existe en todos lados, independientemente dela presencia de materia,

La consecuencia fundamental de esta hipótesis3, .• es que aún en au-sencia de materia, un campo eléctrico variable da lugar a una "corriente" y

por consiguiente a un campo magnético, que a su vez genera un campo eléc-trico (ley de Faraday), Al hacer las manipulaciones matemáticas se ve cla-ramente que el incluir la corriente de desplazamiento en la ley de Ampere eslo que hace quc la ecuación de movimiento para los disturbios electromagné-ticos en un medio cualquiera sea la ecuación de ondas. Esta contiene unavelocidad de propagación característica para el medio en cuestión. Al cal-cular esta velocidad característica para el -medio magnético" se encuentra conasombro que el valor coincide prácticamente con el de la velocidad de la luz ..\Iaxwell no duda y afirma la identidad de los dos fenómenos -ondas electro.magnéticas y ondas luminosas- y en consecuencia la identidad del "mediomagnético" y del l'medio luminífero" o éter.

Claro que las ideas de .\Iaxwell no fueron aceptadas inmediammente.Enunciadas en 1861, deben pasar por lo menos veinticinco años de investiga-ciones teóricas y experimentales hasta que esto ocurra, siendo definitivo eltrabajo de lIenz en 1B8ó. En (.fecto, después de sus intentos de justificarteóricamente las ecuaciones de .\laxwdl, Hertz huscó la posibilidad de veri-ficarlas experimentalmente. Su interés en la materia había surgido unosailos antes cuando la ¡\cademia de Ciencias de Berlín propuso un premio pa.ra el que estableciera experimentalmente la relación entre las acciones elec-tromagnéticas y la polarización de los dieléctricos. Desde Juego en la men-te de los ;\cadémicos ('staba clara la necesidad de confirmar la otra hipóte-sis de \Iaxwell, en l'¡ sentido de que el aire y el espacio ",.acÍo" se compor-tan como cualquier dieléctrico", Pero creyeron que era demasiado pedir y dpremio se confinó al primer puntos. Sin embargo IIcnz, en una serie de bri-llanres experimentos, comprobó las predicciones de aquella hipótesis de\taxwell en relación a la propagación de disturbios electromagnéticos en el

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mecánicas y aquí SUT,R("nlodas las PH'.Rulllas (('óricas y ('xp('rim(:nlal(.s qU(.'

se: ('IlCt1c:nlran (.'xpu('sras (:n las prim('ras pá.cinas (h. los libros soba' r(,lali"i-

dad ('sp<'cial y qU(.' ('unJO sab('mos llevaron finalment<: al r(,('hazo del con("('p-lO ti(" ,,((:r.

Esta historia ('S norabk. En dt"("w, (:1 UlOC('pto d(: ¿'ter. o medio lu-

miníft'ro. o m(:dio ma¡:¡:néti(.-o, qUl:da al final descartado por mandaw (i<, la (.'0-

ría misma, en cuya formula("ión ju~ó un papl') indispensable. Si inil'iall1ll'nt<..

apaf('Cf: como ('strut'tura d<.' eSl' l'dificio que (.s la ({'uria (.'I{'CtHlma¡:¡:ni,tica de.\1axwcll, al final se r{'V('i;,l sólo como andamiaje o cimbra que ••1 término d(,

lo, nmstfuc(."ión s(' quita por innl:'(.'('sario y porqu(' St.' (.'(,nstituyt., ('11 un obstá~

("ulo, Cabl' pre~unlar.'.;(' cuánws d(, los (:OIlCqHos físicos qU(' S(' man{"janhoy('JI día sq:tuirán t.'se mismo camino,

HEFEHENClAS

1. E, \\'hirtak{'r, A I/;:slor)' o/ /hr Throrir:s (JI Ar/brr oud I;'/rc/rici/)",(Thomas ~dson & Sons L(d., 1951) Cap. \',

2. E. \\'hirtak('r, op, cit.. Cap, \').

3. E. \\'hillak<,. 01'. "il. .Cap. \'111 ..1, 11. 1I{'rlz, /;"/retric WOl'r5. (I)on'r Publications, Inc., 1962) Cap. 1.5. 11. Il<:nz, 0r, ('il.. C.lp. 11 y Sl~.

HESI;\lE7\

El obj('(() de l'sla nora es t('l'Ofli.U br<.'Yl'nl('f)I(' las ideas <¡U(' lI('\'.HOIl

a la inthlducción dd (:onc('pw fiel ¿'In. '" pap'" fundam('ntal qU{' ('stl' ju¡:¡:()ell lo." raz(lnami("II!(lS qU(' II<:yaron a .\lax\\;(.11 a la construcción cit., la «"(Híat.'1('(:uorna.':n¿'ri(-a y, finaillletl('. ('1 rechazo de (,S{' nmc('pw por la ('(Hía (:1<-<:-truma#-,:ni,tic" mi:o.m;l.