Introducción.
La teoría del éter como fluido
elástico que llena todo el universo ha sido utilizada hasta finales del siglo
XIX en la fuerza gravitatoria y en la transmisión de la luz.
Para Newton, las fuerzas atractivas y repulsivas eran capaces de actuar a
través del espacio vacío. La acción a distancia se ha considerado muy a menudo
como un medio de explicación inaceptable en la física. Por este motivo, muchos
físicos supusieron que el espacio estaba formado por el éter, a través del cual
se ejercía la atracción gravitatoria. La
"acción a distancia" cuya naturaleza se desconocía, se ejercería
mediante el éter.
La
otra gran contribución de Newton en física, es en el estudio de la luz. Newton
creía que la luz está constituida por partículas que se mueven en el espacio a
gran velocidad. En cambio, otros físicos de esa época, como el holandés
Huygens, pensaban que la luz era una onda, análoga a las olas en el agua. Si la
luz es realmente una onda, es decir una perturbación de algún medio, ese medio
debería ser el éter.
Por
lo tanto, el éter debería tener una serie de propiedades, como:
- Ser un fluido que transmite las ondas
- Ser capaz de atravesar los cuerpos sin oponer resistencia a su movimiento
Una vez establecida la naturaleza ondulatoria de la luz y que el medio en que se propagaban las ondas era el éter, era necesario detectarlo.
Si existe el éter,
deberíamos ser capaces de observarlo de alguna forma, por lo que Michelson y
Morley propusieron un experimento para medir dicho éter. La hipótesis aceptada
en esa época era que la Tierra en su movimiento arrastraría parcialmente al
éter y por lo tanto la velocidad de la luz dependería del movimiento de la
tierra respecto del éter.
Si la
Tierra se mueve con respecto al éter en reposo y la luz viaja a una velocidad
constante respecto al éter, Michelson pensaba que si se medía la velocidad de
la luz (respecto a la Tierra) cuando la Tierra y la luz se mueven en la misma
dirección y sentido, resultaría una velocidad inferior que cuando la luz se
moviera en sentido contrario al movimiento de la Tierra.
Es decir, en
la dirección del movimiento, la velocidad de la luz debería sumarse a la velocidad
de la Tierra y restarse en sentido contrario. La diferencia entre estas dos velocidades
nos daría justo el doble de la velocidad del viento del éter.
El experimento
con más detalle lo puedes encontrar en “El viento del éter lumifero yel experimento de Michelson-Morley”.
A partir del resultado
nulo del experimento de Michelson y Morley se concluye que la velocidad del viento
del éter es nula. Como la Tierra se mueve, el éter debería moverse con la
Tierra. Por lo tanto, la conclusión lógica es que el éter no existe.
Personalmente nunca he
entendido como se llega a la conclusión de que el éter no existe. Las
conclusiones del experimento son las siguientes.
- La velocidad del éter si existe, es nula.
- La velocidad de la luz es constante.
- No existe el éter arrastrado por la tierra.
La frase: “Como la
Tierra se mueve, el éter debería moverse con la Tierra” es una hipótesis de
trabajo y como tal hipótesis, puede ser cierta o estar equivocada. La tercera conclusión, la podemos poner en
forma afirmativa de la forma siguiente:
“La Tierra atraviesa el éter sin
arrastrarlo.”
Antes de la realización del experimento
de Mikelson-Morley, se plantearon tres soluciones al posible arrastre
de la Tierra en su movimiento alrededor del Sol.
1) La Tierra arrastra parcialmente al
éter (A. Fresnel).
2) La Tierra arrastra de modo absoluto
al éter (C. G. Stokes).
3) La Tierra atraviesa el éter sin
arrastrarlo. (Th. Young)
Siendo la primera solución la
generalmente aceptada por la mayoría de los físicos de la época. Por lo que se
llega a la conclusión errónea de que no existe el éter (falta “arrastrado por
la Tierra”)
Para
Thomas Young, la luz es un estado vibratorio del éter, Además, según Huygens, cuando un punto
del éter es afectado por una onda se convierte, al vibrar, en una nueva fuente
de ondas.
Ondas electromagnéticas.
Si no existe el éter, ¿Cómo se propagan
las ondas electromagnéticas? Pues fácil, se cambia el concepto de onda.
- Las ondas electromagnéticas son aquellas que se propagan sin necesidad de un medio, y por lo tanto pueden propagarse en el vacío.
- Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos.
De
acuerdo con la mecánica cuántica (MC), el vacío no está vacío, sino lleno de
partículas virtuales que constantemente aparecen y desaparecen.
Como la velocidad de propagación de las
ondas electromagnéticas es la velocidad de la luz, la MC supone que los fotones
virtuales transportan las ondas electromagnéticas. El fotón es la partícula portadora de todas las
formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X,
la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz
infrarroja, las microondas y las ondas de radio.
Pero si el fotón es puntual, eso
implica que necesitamos infinitos fotones para propagar la radiación
electromagnética. Matemáticamente no hay problema, pero físicamente
¿Cómo se
generan infinitos fotones?
Movimiento discreto de las partículas.
a) Introducción.
La hipótesis de que el Universo y las partículas están formadas por átomos
de Planck de cuatro dimensiones permite explicar, como hemos visto en este
blog, las propiedades de las partículas tales como masa, carga, etc. y además calcular el valor de dichas
propiedades. También permite explicar desde el punto de vista clásico, fenómenos
puramente cuánticos.
Como no somos capaces de imaginarnos las
cuatro dimensiones, y mucho menos dibujarlas en dos dimensiones, lo fácil es
situarnos en Planilandia, de forma que
la altura corresponda a la cuarta dimensión.
Imagínate una mesa de billar llena de
bolas de billar, lo que correspondería a un Universo finito, bidimensional y
plano (la altura correspondería al tiempo). Tal y como concebimos el
movimiento,
¿Cómo podemos mover una bola de billar de un extremo a otro, de A a
B?.
Figura 1.
Representación bidimensional plana del Universo 2D más tiempo.
Habría que mover todas las bolas en la dirección del movimiento, y en el caso de la mesa de billar, los bordes de la mesa nos lo impiden y en el supuesto del Universo depende, de si este es plano, curvo, finito o infinito, etc., pero en cualquier caso habría que mover todos los átomos de Planck en la dirección del movimiento.
Afortunadamente, la representación de la
figura 1, corresponde a los pixeles de una pantalla de TV, o a un monitor de
ordenador, por lo tanto, veamos en primer lugar, como es el movimiento en una
pantalla de televisión o de Leds.
Supongamos que tenemos una pantalla de
leds como la de la figura 2 y queremos mover un led azul desde la parte izquierda
hasta un poco más allá de la mitad de la pantalla.
Figura 2,
Representación plana de una pantalla de leds.
La electrónica lo que hace es
aplicar tensión al led situado más a la izquierda, a continuación se elimina la
tensión aplicada y se le aplica al segundo, se elimina y se le aplica al
tercero, y así sucesivamente. Con la adecuada secuenciación temporal, lo que
percibimos es que el led azul se ha movido de izquierda a derecha, cuando en realidad no ha habido
ningún movimiento, lo que ha cambiado es la posición del espacio en donde se
aplica la energía.
Figura 3. Movimiento
de un LED en una pantalla.
b) Movimiento discreto de los fotones
El movimiento de cualquier fotón es
exactamente igual al movimiento de un objeto cualquiera en una pantalla de TV.
La diferencia radica, en el entramado del espacio, que es diferente y en que lo
que se transmite de un átomo a otro es la rotación.
Para simplificar, supongamos que estamos
en Planilandia, y que nuestro Universo 3D tiene dos dimensiones observables
como espacio y una tercera que observamos cómo tiempo. Veamos cómo sería el
movimiento de un fotón que se genera en el átomo 1 y se mueve hasta el 5
Figura 4. Entramado
espacial bidimensional plano.
El átomo de espacio 1 empezaría a girar,
durante el tiempo de Planck, hasta alcanzar la velocidad de rotación w. A continuación su velocidad
disminuiría, durante el tiempo de Planck, hasta cero, a la vez que el átomo 2
empieza a girar, durante tp (tiempo de Planck) de cero a w. Momento a partir del cual empezaría a
girar el átomo 3 y a disminuir el 2 y así
sucesivamente
Figura 5. Movimiento del fotón en el espacio.
Figura 6. Velocidad y
tiempo de rotación de cada átomo de Plack.
Los fotones se generan en muchos procesos naturales, como por
ejemplo, cuando los electrones que
constituyen los átomos saltan a un nivel de energía inferior, o cuando se
aniquilan pares de partícula con su antipartícula. La energía que adquiere el fotón es la que
pierde el electrón.
En definitiva,
La energía se transmite de un átomo de Planck
a otro, en forma de
rotación.
Ondas Electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas se
transmiten en el espacio vacío, formado por átomos de Planck 4D, de la misma
forma que las partículas.
En el caso de las ondas, la energía
total se transmite a todos los átomos adyacentes. Por lo tanto cada átomo
recibe una parte de la energía generada.
Figura 7. Transmisión
de ondas electromagnéticas en el espacio.
Consideremos que
inicialmente se genera una energía E durante un instante de tiempo t. En el
espacio bidimensional plano de la figura 7, la energía E, se transmite a los 6
átomos vecinos, por lo que cada átomo recibe la sexta parte. En el siguiente
paso la energía total se divide por 12, a continuación por 18, y así
sucesivamente. En nuestra escala espacial, el hexágono se convierte en una
circunferencia, de forma que se atenúa en función de la distancia r al foco
emisor.
Si añadimos una
dimensión espacial, la circunferencia se transforma en una superficie esférica,
de forma que todos los puntos que se encuentren a una distancia R del foco
emisor tienen la misma densidad de potencia. En todo momento la potencia
irradiada se encuentra uniformemente distribuida sobre la superficie total de
la esfera.
En el caso de las
ondas electromagnéticas se utiliza el concepto de potencia en vez de energía.
La potencia es la energía por unidad de tiempo. Por otra parte la energía o
potencia que se genera en la antena varía con el tiempo de forma senoidal.
Conclusión.
La hipótesis de que el Universo está formado por átomos de Planck de 4
dimensiones, permite explicar la transmisión de las ondas electromagnéticas
desde el punto de vista clásico, es decir como una perturbación del medio.
Dicho medio está formado por átomos 4D, que percibimos como espacio
tridimensional y tiempo, pero las partículas y el propio espacio tienen cuatro
dimensiones espaciales.
Todo lo que observamos
se reduce a espacio, y
rotación del átomo de espacio 4D sobre si mismo.
Al ser el espacio y el tamaño de las partículas discreto, desparecen los
infinitos de la MC, Tampoco es necesario la inclusión de infinitos fotones
virtuales para la transmisión de las ondas electromagnéticas.
La vieja idea de que “La Tierra atraviesa el éter sin arrastrarlo”, de Thomas. Young era correcta.
Por
otra parte, el espacio discreto verifica las propiedades atribuidas al éter,
tales como:
- Ser un fluido que transmite las ondas
- Ser capaz de atravesar los cuerpos sin oponer resistencia a su movimiento
Las ondas necesitan un
medio para su transmisión
y las partículas también.
Si el espacio estuviera a vacio no podríamos ir a la luna
Einstein tenía razón cuando dijo en una conferencia de mayo de 1920;
"Existen
argumentos de peso para alegar a favor de la hipótesis de éter, negar el éter
nos obliga a asumir, en última instancia, que el espacio vacío, no posea,
ningún tipo de propiedades físicas, los hechos fundamentales de la mecánica no
armonizan con este enfoque. De acuerdo con la Teoría General de la Relatividad,
al espacio deben asignárseles algunas cualidades; en ese sentido por lo tanto,
existe un éter. De acuerdo con la Teoría General de la Relatividad, el espacio sin éter es
impensable."
