ALBERT ABRAHAM MICHELSON

Nobel Física-1907

Michelson tenía dos años cuando sus padres le llevaron a los Estados Unidos. La familia se dirigió al Oeste, que estaba en el apogeo del oro, y se dedicaron más a negocios que a las minas de oro. A la edad correspondiente hizo una solicitud para entrar en la Academia Naval americana. Tuvo el apoyo del diputado por Nevada, quien señaló al presidente Grant la utilidad política de tal gesto que provenía de un negociante judío influyente del nuevo Oeste. En la Academia sobresalió en ciencia, pero en navegación estaba por debajo del término medio. Se graduó en 1873 y sirvió como instructor científico en la Academia en los últimos años de aquella década.

En 1878 Michelson empezó a trabajar en lo que iba a ser la pasión de su vida, la medida exacta de la velocidad de luz. Roemer fue el primero que la midió, dos siglos antes. Bradley, Foucault y Fizeau habían hecho su aportación, pero Michelson estaba resuelto a sobrepasarlos. Al usar el método de Foucault con algunas mejoras dio el primer informe sobre la velocidad.

Creyó que era necesario estudiar óptica antes de proseguir. Cruzó el Atlántico y estudió en Alemania y Francia. A su vuelta se retiró de la marina y se hizo profesor de física en la Case School de ciencia aplicada, en Cleveland. En 1882 estaba preparado para tratar de nuevo, el resultado fue una medida de la luz de 299.853 kilómetros por segundo, valor que permaneció como el mejor durante una generación. (Cuando se mejoró fue Michelson quien lo hizo.)

En 1881 Michelson construyó un interferómetro (con la ayuda financiera de A. G. Bell), dispositivo que tenía por objeto escindir un rayo de luz en dos enviarlas dos partes por distintos recorridos y hacer que regresaran juntos, experimento que Maxwell había sugerido seis años antes. Si recorrían diferentes distancias a la misma velocidad, o igual distancia a diferentes velocidades, las dos partes del rayo no estarían en fase y harían una interferencia el uno al otro, produciéndose bandas de luz y oscuridad. (Fueron estas franjas de interferencia las que descubrió Thomas Young cuando se encontraron dos rayos de luz y por ellas estableció su naturaleza ondulatoria.)


Michelson utilizó su interferómetro para estudiar las dos mitades de un rayo de luz que mandó en ángulo recto uno del otro. En aquel tiempo se creía que la luz, siendo ondulatoria, tenía que provenir de ondas de algo (como las olas del océano son de agua). A consecuencia de eso se creía que todo el espacio estaba lleno de un éter luminoso (es decir, transformador de la luz, y éter es el quinto elemento de Aristóteles y que se suponía que componía todos los objetos del exterior de la atmósfera de la Tierra).

Se creía que el éter no se movía, que era la Tierra la que lo recorría. La luz enviada en la dirección del movimiento de la Tierra debía, por tanto o así lo parecía, ir más rápida que la enviada en ángulo recto con ella. Los dos rayos de luz debían desfasarse y presentar franjas de interferencia. Al medir la anchura de las franjas sería posible determinar la velocidad exacta de la Tierra en relación con el éter. De este modo se sabría el movimiento absoluto de la Tierra y el de todos los cuerpos del Universo, de los cuales se conocía el movimiento relativo con la Tierra.

Sus primeros experimentos en 1881 efectuados en el laboratorio de Helmholtz en Berlín no dieron señales de franjas de interferencia, pero siguió intentándolo con grandes precauciones para evitar errores, hasta que en 1887 él y Morley lo hicieron de nuevo en tales condiciones que parecía que no podían fallar. Sin embargo, fallaron. No pudieron distinguir franjas de anchura apreciable y, por consiguiente, ninguna diferencia de velocidad de la luz (ni nadie pudo desde entonces). El experimento de Michelson-Morley, como se le conoce, es sin duda el fallo más famoso en la historia de la ciencia.

El experimento hizo que fallasen todas las teorías que implicaban el éter (Mach dijo en seguida que el éter no existía) y hacía falta alguna explicación al no encontrar variación en la velocidad de la luz. FitzGerald apareció con la teoría más espectacular, que implicaba cambios ligeros en la longitud de los objetos a grandes velocidades, y que era lo suficiente para enmascarar la velocidad de la luz y hacer que pareciese constante. La culminación llegó en 1905 cuando Einstein enunció la teoría de la relatividad, que empezaba por suponer que la velocidad de la luz en el vacío era fundamental e invariablemente constante y que destruía la necesidad del éter al usar la teoría cuántica que Planck había enunciado en 1900. (Michelson nunca aceptó la teoría de la relatividad.)

No hay duda de que el experimento de Michelson-Morley fue el punto inicial de los aspectos teóricos de la segunda revolución científica.

En 1907 recompensaron a Michelson con el premio Nobel de física por sus estudios generales de óptica.
Sus estudios ópticos no se distinguen por sus resultados negativos solamente. Por su interferómetro le fue posible determinar la anchura de los objetos celestes por comparación de los rayos de luz de ambos extremos y por la naturaleza de las franjas de interferencia determinó a que distancia están sus puntos de origen. De este modo midió la amplitud angular de los grandes satélites de Júpiter. Que no fue más que un curioso ardid, porque esa amplitud puede medirse por examen directo. En 1920, con telescopios mejores, concentró sus esfuerzos en medir el diámetro de estrellas que no se podían medir por observación directa aun en nuestros días. Midió el diámetro de la estrella gigante Betelgeuse de esta forma, fue una originalidad astronómica que se publicó en la página primera del New York Times.

Entre tanto, había indicado el utilizar ondas luminosas para el patrón de longitud, en vez de la barra de iridio y platino que se conserva en París como metro prototipo internacional. Primero creyó que iría bien la línea amarilla del sodio, pero más tarde estudios posteriores le señalaron que había un modelo mejor, la luz roja radiada por el cadmio caliente. En 1893 midió el metro con relación a la longitud de onda del rojo-cadmio. (Se aceptó finalmente el utilizar ondas luminosas como modelo de longitud en 1960, aunque la radiada por el gas raro criptón, que era desconocido en 1893, había sido aceptada como el modelo, en lugar del rojo-cadmio.) En 1892 nombraron a Michelson director del Departamento de Física de la Universidad de Chicago, puesto que conservo hasta su retiro. De 1923 a 1927 fue presidente de la Academia Nacional de Ciencias.

En 1923 volvió Michelson al problema de la medida exacta de la velocidad de la luz. En las montañas de California midió un sendero de unos 35 kilómetros, entre dos picos, con una precisión de centímetros, utilizó un espejo especial giratorio de ocho lados que le había preparado su amigo Sperry, y en 1927 obtenía el valor de 299.798 kilómetros por segundo. Ensayó otra vez con un largo tubo en donde se había hecho el vacío, para poder medir la luz en su interior. La luz se reflejó y reflejó de nuevo hasta recorrer 16 kilómetros en ese vacío, pero Michelson estaba enfermo y no vivió lo suficiente para realizar las medidas finales. En 1933, después de su muerte, se anunció la cifra final que era de 299.774 kilómetros por segundo.


Una generación después de la muerte de Michelson se aceptó como valor de la velocidad de la luz 299.774 kilómetros por segundo, que está entre los dos valores obtenidos por Michelson en las dos series de experimentos.

Como ejemplos de experimentos que no implicaban la velocidad de la luz, Michelson observó microscópicamente el nivel del agua en un tubo de hierro. Los cambios ondulatorios en el nivel ascendían solamente a cuatro micras, pero fue suficiente para calcular la intensidad de la atracción del Sol y de la Luna sobre la Tierra, tan fácilmente como si se estudiasen las mareas en el océano. Se dio cuenta de que la tierra firme se levantaba y se hundía en respuesta al Sol y a la Luna, y que este cambio podía llegar a los treinta y cinco centímetros.