¿Cómo se supo que la velocidad de la luz es constante? ─ El famoso éter

Para empezar, estrictamente hablando, la luz no es constante. Cambia según el medio por el que se propaga. Donde más deprisa se mueve la luz es en el vacío: allí lo hace a 299.793 kilómetros por segundo. Éste es el límite último de velocidades y en próximas entradas explicaré porqué. Por consiguiente, para ser precisos habría que decir que las partículas no pueden moverse «más deprisa que la velocidad de la luz en el vacío». Por ahora sólo vamos a repasar un razonamiento y un experimento que demostró que dicha velocidad es constante.

En física clásica: la fuerza con la que se atraen gravitatoriamente dos cuerpos con masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Por eso se le llama la ley del cuadrado inverso. G es la constante de la gravitación universal.

Newton descifró la ley del cuadrado inverso de la gravitación universal, que explica cómo se atraen dos cuerpos en función de sus masas y de la distancia que las separa. Sin embargo, no sabía porqué se atraían dichos cuerpos. Concluyó que había una acción a distancia que se debía conectar ambos objetos a través de una sustancia que llenaba todo el universo y que llamó éter. Éter lumínico cuando en sus estudios de óptica postuló también que la luz estaba formada por partículas y que éstas se desplazaban a través del espacio no vacío (según él) a través del éter. Cuando Huygens estudio la luz y vio que se comportaban como ondas dedujo también que debería haber un medio (el famoso éter), el análogo del aire para el sonido, donde las ondas producen la perturbación.

Ahora se sabe que la luz se comporta como onda y como partícula (cómo lo sabemos les contaré en otra oportunidad), pero en esos tiempos las posturas estaban divididas. Aun así en ambos casos era necesario el éter. Hasta el siglo XIX los científicos daban por hecho la existencia del éter y razonaron un experimento para probar su existencia.

Para ver cómo funciona imaginen que un bote viaja a 20 Km/h en río cuya velocidad de flujo es de 5 Km/h. La velocidad del bote respecto a la orilla depende de si el bote va corriente arriba o corriente abajo. Si va corriente arriba será de 15 Km/h y si va corriente abajo será de 25 Km/h, puesto que las velocidades del bote y del flujo deben restarse y sumarse respectivamente.

Bajo este razonamiento los científicos razonaron que si había un éter en el cual se desplazaba la luz, podían medir la velocidad de la luz en el mismo sentido en el que se mueve la Tierra al rededor del Sol. Y esta velocidad debería ser igual a (300 000 + 30) Km/s. Es decir la suma de la velocidad de la luz y la velocidad de la Tierra. Y cuando se mida la velocidad de la luz en el sentido contrario al sentido del movimiento de la Tierra al rededor del Sol debería ser de 300 000 Km/s – 30 Km/s. Tal como se observa en la figura y análogamente al ejemplo del bote y el río.

Se llevaron a cabo las mediciones y para sorpresa de muchos la velocidad de la luz era siempre la misma, independientemente de la dirección en la que se la mida. No había tal cosa como el éter y la constante de la velocidad de la luz en el vacío sirvió de base en los razonamientos de Einstein para que pueda concebir la teoría de la relatividad. Pero vamos con eso en las próximas entradas. Hasta luego.