2 Mecánica relativista


Imagen 5. J.C.Maxwell Dominio público

Hasta finales del siglo XIX nada invitaba a pensar que los resultados de la transformación galileana, una y otra vez confirmados por las aplicaciones científico-tecnológicas de la mecánica clásica, fueran erróneos. De hecho permitían explicar la práctica totalidad de los hechos cotidianos y constituían la base de la física.

Sin embargo, en 1864 la unificación de la electricidad y el magnetismo por parte de J. C. Maxwell, fundamentado en las ecuaciones que llevan su nombre y que rigen el comportamiento de las ondas electromagnéticas (y particularmente las ondas luminosas) trajo consigo un nuevo problema, de difícil explicación a partir de los postulados de la mecánica clásica.

Según la teoría de Maxwell, la velocidad máxima de las ondas electromagnéticas (c) se daba en el vacío y venía dada por la expresión:

Donde εo era la constante dieléctrica del vacío y μo la permeabilidad magnética del vacío. Tanto εo como μo son constantes universales y, sustituidas en la ecuación anterior daban el valor de la velocidad de la luz (a la sazón una onda electromagnética) en el vacío:

Ahora bien, según esto la velocidad de la luz debería ser únicamente dependiente de las propiedades electromagnéticas del medio, lo cual presentaba un grave problema en el caso de la transmisión de la luz en el vacío, ya que al ser c dependiente de constantes universales, su valor también debería de serlo, independientemente del sistema de referencia que se utilizase para medirla, y esto daba lugar a una paradoja: Si la velocidad de la luz en el vacío era una constante, su valor sería el mismo para un observador en reposo que para uno en movimiento con velocidad uniforme, lo cual contradecía el principio de relatividad de Galileo, según el cual la velocidad varía en función del observador.


Imagen 6. Cronholm144 Creative Commons

Ante esta encrucijada, cabían dos posibilidades: o bien las ecuaciones de Maxwell eran únicamente válidas para un sistema de referencia "privilegiado", lo cual no estaban dispuestos a admitir los físicos pues permitían resolver cualquier problema electromagnético y presentaban una simplicidad (para muchos belleza) matemática inigualable o bien era la transformación galileana, hasta entonces indiscutida, la que estaba errada.

Se propusieron distintas hipótesis para resolver este problema, siendo la más aceptada la teoría del éter, según la cual el Universo estaba "relleno" de una sustancia extremadamente ligera denominada éter, que llenaba cualquier espacio vacío y actúa como el medio a través del cual las ondas viajaban. Este éter servía como sistema de referencia "absoluto" (fijo y sin movimiento) respecto al que podían medirse las velocidades. Así, el éter era un fluido suficientemente elástico como para permitir la transmisión de ondas pero a la vez suficientemente liviano como para no interferir con el movimiento de los cuerpos a través de él.

Rápidamente los mejores laboratorios se pusieron manos a la obra para confirmar su existencia.

AV - Pregunta Verdadero-Falso
Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:


La velocidad de la luz es siempre constante e igual a 3·108 m/s

Verdadero Falso     


La velocidad de la luz en un medio es función de las propiedades electromagnéticas del medio.

Verdadero Falso


El éter era una sustancia que rellenaba todo espacio vacío y permitía la transmisión de las ondas electromagnéticas en su seno.

Verdadero Falso