Paulo N. Correa, Alexandra N. Correa, David Pratt y Malgosia Askanas
Journal of Aetherometric Research, vol. 3, 2:1-20, agosto 2020
Contenidos:
01. Introducción
02. Kennedy-Thorndike
03. Desplazamiento Doppler tipo IS
03.01. Experimentos IS
03.02. Experimentos sin anillo de almacenamiento
03.03. Experimentos con anillo de almacenamiento
04. Silvertooth
05. Múnera
06. Galaev
07. Experimentos rotacionales
07.01. Sagnac
07.02. Michelson-Gale
-Referencias
01. Introducción
Luego de la década 1930, en física se aceptó la invalidez del experimento Michelson-Morley (MM), y aparentemente consintió el dominio de la Relatividad Especial (RE) dado que esta secuela fue necesaria para endosar dicha premisa. Esto dio origen a lo que se conocería como el principio de invariancia de Lorentz, es decir, que las leyes físicas son idénticas para todos los sistemas de referencia en movimiento no acelerado. A partir de 1930, se creía que los controles ópticos (tipos MM y Kennedy-Thorndike (KT)) medían el efecto nulo atribuido a las contracciones de Lorentz transversales y longitudinales (isotropía del espacio), mientras aquéllos con desplazamiento de frecuencia (tipo Ives-Stilwell (IS)) presentaron una resultante positiva que fue interpretada por la RE y el considerando Lorentz-Larmor (RLL) en términos de la tasa de cambio de un reloj en marcha (isotropía del tiempo).
Esta forma de ponderar la relevancia de los ensayos es un grave desliz epistemológico y apriorístico, que ha sostenido el cambio de una época en que la RE logró un "señorío" incuestionable, a otra fase en la cual -si bien todavía era hegemónica- se vio obligada a aceptar que después de todo podría detectarse la variación de rapidez lumínica por movimiento “absoluto” (“neto”), en cuanto al marco electromagnético de la radiación cósmica de fondo de microondas (mCBR). En realidad, las parametrizaciones actuales de los diversos experimentos (MM, KT e IS) recurren a teorías de prueba (no RE) como la de Robertson, Mansouri y Sexl (RMS; Robertson, 1949; Mansouri y Sexl, 1977), donde se descartan las ideas relativistas para elegir un marco de referencia arbitrario, a menudo considerado como aquél provisto por el mCBR. Así, los controles modernos tipo IS imponen límites a cualquier transgresión de Lorentz que pueda surgir de un marco referencial selecto.
Si bien el encuadre RMS está circunscrito a la Relatividad Especial, la Extensión del Modelo Estándar incluye la Relatividad General y el paradigma de física de partículas, analizando la posible ruptura espontánea tanto de la invariancia de Lorentz como la simetría de carga, paridad e inversión del tiempo (CPT; Colladay & Kostelecký, 1997, 1998; Kostelecký, 2004).
Históricamente, la "exégesis" relativista y suprema del experimento IS de 1938 abrió una nueva senda que recontextualizaría los ensayos interferométricos y la interpretación de resultados. Ya no era posible considerar estos trabajos como algo más que "medidas particulares" de la exactitud de transformaciones lorentzianas en longitud y tiempo. Si se encontraban irregularidades (por ejemplo, como planteó la hipótesis de cuerdas), se hallaría de continuo poniendo "corchetes experimentales" más estrictos al guarismo de invariancia, pero desde el terreno axiomático, las actividades interferométricas no podrían desafiar al relativismo. Los diseños experimentales ópticos aún seguían la estructura de MM y KT, en el sentido de que usaban circuitos análogos cerrados y detectaron cambios en la velocidad luminosa de ida y vuelta; no obstante, los controles ahora midieron vuelcos de frecuencia, en lugar de marginales. El examen básico que rompe con dicho molde es también el IS, donde la emisión de luz a partir de rayos del canal hidrógeno (átomos cargados positivamente) y en direcciones transversales al movimiento de aquéllos, posibilitó el primer diagnóstico certero del cambio de frecuencia predicho por el efecto Doppler transversal de segundo orden. Aunque esta prueba tuvo mucho cartel (ya que esa variabilidad fue aplaudida como "certeza de dilatación del tiempo"), los autores se negaron a ver los productos como un apoyo a la RE; de hecho, Ives sugirió sin constancias que la LLR era más adecuada para elucidar los números IS de 1938.
Los experimentos IS posteriores utilizaron máseres de alta precisión, y láseres o haces iónicos pesados y altamente homogéneos, culminando en los modernos controles de almacenamiento en anillos. Todos éstos informaron nulidad y una especificación cada vez más exacta del efecto Doppler luminoso de segundo orden.
En este punto, debemos reflexionar sobre un aspecto muy preterido en la historia de la medición en velocidad lumínica y su varianza. El efecto Doppler de aquélla es susceptible de pronosticarse según la ley de composición media-geométrica de aceleramientos en la fuente y el receptor. De las teorías disponibles, sólo la RE ofrece un producto que coincide plenamente con el de dicha norma, pero cualquier muestra de su exactitud -o coeficiente más preciso del Doppler transversal o longitudinal- no puede interpretarse como "prueba inequívoca" de ese postulado. El experimento IS de 1938 sugirió que el transversal era genuino, pero carecía de la resolución para distinguir entre esa conjetura "albertiana" y la LLR; sin embargo, un Doppler transversal de segundo orden, y consistente con la mencionada ley, nunca podría validar por sí sólo el concepto de que los relojes en movimiento cambian su velocidad de conteo. Ésta es la falacia epistemológica que subyace a las premisas por Ives y Stilwell en sus actividades de 1938.
Como vimos en la Parte A, la Eterometría propone la emisión de fotones y un Doppler lumínico que estriba sólo en una aplicación consistente de la norma media-geométrica en velocidades, y su modelo se asemeja más a los resultados IS, sin invocar dilatación del tiempo o contractura de longitud (Correa y Correa, 2008; Correa et al., 2008).
02. Kennedy-Thorndike
En 1932 utilizaron un interferómetro similar al de Michelson, excepto que tenía brazos no perpendiculares de longitud desigual y una fuente de luz muy sofisticada; asimismo, todo el aparato estaba contenido en una cámara de alto vacío. Reportaron un efecto diario de “deriva etérica” con 24 ± 19 km/s, y otro de período largo que alcanzó 15 ± 4 km/s a 123° del anterior, surtiendo un índice general de 10 km/s ± 10 km/s. Concluyeron: “Tomando en cuenta las velocidades relativas entre nebulosas -que ascienden a miles de kilómetros por segundo-, esto difícilmente puede verse como resultado nulo”. Se conjeturó que los brazos del interferómetro tuvieron contracción longitudinal, y cualquier cambio anodino se interpretó como "nivel de dilatación temporal" con respecto a la diferencia de los tiempos de viaje aparentes, a lo largo de ambos brazos más cortos. Como la resolución del dispositivo era peor que el empleado por MM (con SEM de 3 km/s, ver Parte A), su secuela no debería aceptarse como prueba de la RE, pero sirvió para contrarrestar afirmaciones -como las de Miller- sobre una deriva etérica de 10 km/s.
Gurzadyan y Margaryan (2018) informaron una prueba KT de alta precisión que fijó un límite de 7*10-12 en la invariancia de rapidez lumínica y unidireccional, por intuito a la velocidad del observador (artefacto).
03. Desplazamiento Doppler tipo IS
03.01. Experimento IS
En 1887 e incluso antes que se realizaran las pruebas MM, W. Voigt sostuvo que serían incapaces de cuantificar la velocidad planetaria absoluta debido a un efecto Doppler no clásico (conocido como "relativista"), y obtuvo la presunta transformación de Lorentz quince años antes que Poincaré (Wesley, 1987b). En 1938 Ives y Stilwell publicaron los datos de un ensayo que superó las dificultades introducidas por los trabajos MM y KT, al intentar observar la luz emitida transversalmente a la dirección del movimiento atómico, y logró un producto complementario a la nulidad MM (Ives y Stilwell, 1938). El experimento IS midió el Doppler de la luz emitida hacia adelante y atrás (líneas directas y reflejadas) de los rayos del canal hidrógeno, es decir, en sentidos paralelos y antiparalelos a su trayecto. El desenlace llevó al término de la física clásica, pues era compatible con la invariancia de Lorentz en RE y LLR.
Figura 1. Aparato de Ives y Stilwell (según Halliday et al., 1992). (a) Esquema del tubo de rayos del canal; (b) ilustración de los cambios Doppler medidos en dicha oportunidad (Correa et al., 2008, fig. 1).
Al contrario de las indagatorias MM y KT, que implican un viaje lumínico en dos direcciones, los conatos IS y algunos de sus secundantes revistieron un traslado unidireccional, siendo éste el factor común con los experimentos de Sagnac, Michelson-Gale y Silvertooth.
Se plantearon tres funciones de prueba dependientes de la velocidad en el considerando RMS, al objeto de parametrizar la dilatación del tiempo y la contracción complementaria de Lorenz, tanto en sentido longitudinal como transversal: a(v2), b(v2) y d(v2) (Rheinhardt et al., 2007). Al expandir éstas últimas, referenciadas a un marco hipotético selecto, a(v2) se describe como función arbitraria de α y el coeficiente ϕ, por:
a(v2) = {1 + [α(v2/c2)] + [ϕ(c-4)]},
de modo que α se trata como parámetro de prueba -testeado, según dicen- mediante experiencias IS sobre dilatación de tiempo. Las expresiones de amplitud similares incluyen los índices β y δ, que se consideran como unidad en RE (invarianza de Lorenz). Al tenor de la hipótesis RMS, las requisas MM comprueban la disimilitud absoluta entre β y δ, y las de tipo KT exhiben el mismo criterio para α y β. En RMS, de por sí bastante arbitraria, b(v2) se utiliza para medir la (an)isotropía longitudinal, mientras que d(v2) determina la (an)isotropía transversal.
03.02. Experimentos sin anillo de almacenamiento
Las pruebas post-IS buscaban definir el parámetro ∆c/c (donde ∆c es el desvío de c de la velocidad en un haz luminoso, que viaja en una dirección a lo largo de un sentido particular), para supuestamente medir la contractura espacial de Lorenz y fijar límites a presuntas anomalías.
Los controles previos mensuraron la disimilitud en frecuencias relativas de dos láseres estabilizados en cavidades durante los giros locales del aparato (Brillet & Hall, 1979), o bajo rotación planetaria (Müller et al., 2003). Brillet y Hall no percibieron ninguna discrepancia de rapidez lumínica hasta un límite menor a 5*10-7 m/s para la anisotropía de ida y vuelta, ó (5*10-7)*c= 150 m/s en la de tipo unidireccional y más común; también afirmaron encontrar un cambio de longitud fraccional del orden de ΔL/L= (1,5 ± 2,5)*10-15, correspondiente a una traza-residuo de 17 Hz. Brillet dijo más tarde que se trataba de un error "fuera de la vertical", que probablemente introdujo una distorsión entre los cursos paralelo y transverso. Marmet (2005) sostuvo que Brillet y Hall ignoraron el cambio de ruta transversal y necesario “debido a un ángulo que hace que el camino luminoso (1/cos a) sea más largo en ocasiones (...) cuando se mueve a los lados” (a es el ángulo en el “espacio galileano” entre lo que Marmet llama "direcciones paralela y transversa"). Aspden (1981), a contrario sensu, manifestó que el dúo, sin saberlo, desentrañó la velocidad de rotación terrestre utilizando el efecto Sagnac.
Müller et al. (2003) pusieron un límite a la anisotropía de luz en (8 ± 5)*10-7 m/s, correspondiente a ∆c/c= (2,6 ± 1,7)*10-15, y con referencia al criterio RMS, implicaba una posible transgresión de |β−δ| - 0,5 = (-2,2 ± 1,5)*10-9.
Jaseja et al. (1964) instalaron dos máseres perpendiculares de microondas He-Ne, sobre una mesa aislada de vibraciones acústicas, y observaron los cambios de frecuencia relativos entre ellos a medida que la superficie giraba 90°. Esto produjo variabilidades repetibles en la desemejanza de frecuencia de ~275 kHz, comparable a una deriva etérica "algo menor que la adscrita a la velocidad orbital planetaria, según la teoría simple del éter", pero creyeron que se trataba de un error sistemático en la "magnetoestricción en los espaciadores Invar, debido al campo magnético terrestre”, e infiriendo que “la amplitud de variación sinusoidal en el cambio de frecuencia por 'deriva etérica' (...) no es mayor a 3 kilociclos/seg”, es decir, no excede una anisotropía de 1/1000 del término fraccionario pequeño (v/c)2, asociado a la rapidez orbital de la Tierra, o menos de 30 m/s.
Veinticinco años después, Krisher et al. (1990) compararon la actividad en dos máseres de hidrógeno a 21 kms. de distancia, y unidos mediante fibra óptica ultraestable de la red NASA de espacio profundo, logrando un límite de ∆c/c < 3,5*10-7 o anisotropía transversa no superior a ∆c= 105 m/s. Riis et al. (1988) probaron la fluctuación con el trayecto espacial del desplazamiento Doppler lumínico de primer orden, emitido por un haz atómico, y se originó un límite de ∆c/c= 3*10-9, colocando otro mucho más estricto de ∆c= 0,9 m/s en cualquier posible anisotropía transversal. Puesto que ambos controles se basaron en el giro planetario para modificar la dirección en que se transmitía la señal, sólo parecieron mostrar sensibilidad a un componente del sentido de ∆c en el plano ecuatorial. Utilizando los relojes en satélites GPS -que proporcionan líneas de base de al menos 20.000 kms.-, Wolf y Petit (1997) consiguieron un tope de ∆c/c < 5*10-9 al considerar todas las direcciones espaciales, y ∆ c/c < 2*10-9 para el constitutivo en dicho plano. A partir de esos experimentos, el límite superior inferido de posible anomalía en el parámetro RMS α llegó a casi 10-6.
Nagel et al. (2015) realizaron una prueba MM con dos osciladores de microondas estables y alineados a guisa ortogonal. Además de las transformaciones rotativas por los ciclos diarios y anuales de la Tierra, el aparato giraba continuamente con un período de 100 segundos, en una plataforma con soporte de aire y controlada por declive. Utilizando datos de frecuencia a lo largo de un año en las notas de compás entre esos artefactos, no encontraron cambios significativos en velocidad lumínica y limitaron las transgresiones en la invariancia de Lorentz a <10-18, la medida más precisa hasta hoy para ensayos de cavidad electromagnética.
03.03. Experimentos con anillos de almacenamiento
Otros investigadores emplearon transiciones hiperfinas de 7Li (Riis et al., 1994; Rong et al., 1998) para medir (con espectroscopía precisa de saturación láser) las frecuencias temporales de iones homónimos a distintas velocidades en anillos de almacenamiento (Saathof et al., 2003; Rheinhardt et al., 2007). Actualmente se fija un límite superior de <8,4*10-8 en el parámetro de prueba α gracias a una mensura básica de efluvios desplazados por Doppler (rayos atómicos sometidos sólo a choques inerciales y minimizados) de señales luminosas (transcursos hiperfinos), viajando en un sentido y rumbo particulares.
04. Silvertooth
Los ensayos tipo MM están hechos para medir un efecto de segundo orden, es decir, proporcional a (v/c)2, pues los rayos de luz se reflejan sobre sí mismos. Varios especialistas sostienen que la luz bidireccional no logra detectar una deriva etérica porque la reflexión lumínica de 180° anula cualquier cambio en su velocidad. Entre ellos figuraba E.W. Silvertooth, uno de los pioneros del interferómetro de onda estacionaria, quien concibió un modelo experimental diferente que comporta el viaje de luz en un sentido para establecer la rapidez planetaria “absoluta” en primer orden (Silvertooth, 1987, 1989; Silvertooth y Whitney, 1992).
La luz láser fue dividida en dos porciones, que se enviaron en trayectos opuestos a lo largo de un camino rectangular. Parte de la configuración por Silvertooth equivalía a uno de los brazos del interferómetro MM, y reportó que la luz que iba hacia adelante y atrás a lo largo de ese componente era insensible a la velocidad "absoluta" del laboratorio, lo que coincide con resultantes nulas en el experimento MM. En el otro brazo del dispositivo, la luz se proyectó de forma unidireccional y luego un detector escaneó la onda estacionaria y la posición de los nodos con gran exactitud. La "brecha" entre éstos últimos variaba según la perspectiva del aparato y hora, lo que significa que la longitud de onda luminosa cambió dependiendo del rumbo en que apuntaba el láser al espacio.
Silvertooth (1989) afirmó: “El eje del fotodetector que implementa el barrido lineal a través de la onda estacionaria se dirigió a Leo cuando registramos el valor máximo de v. Seis horas antes y después, el desplazamiento del detector no reveló cambios de fase, implicando que el aparejo circulaba perpendicularmente a su movimiento con respecto al éter”.
Concluyó entonces que el movimiento absoluto de la Tierra y el Sistema Solar era de 378 km/s en dirección a Leo. Dijo asimismo que había repetido el control en una variedad de configuraciones por varios años, con resultados que oscilan dentro del ±5% de esta marcha, pero nunca se publicaron datos concretos. Wesley (1987a) informó que la secuela fue: v= 378 ± 8 km/s hacia AR= 11 ± 1 h. y Dec.= -20 ± 2° (vértice en Cráter, bajo Leo), en razonable acuerdo con los valores de la anisotropía dipolo mCBR: v= 369,82 ± 0,11 km/s, AR= 11,1961 ± 0,0005 h., Dec.= -6,944 ± 0,007° (Planck Collaboration, 2019).
Tom Roberts, defensor de la ortodoxia relativista, critica así los trabajos de Silvertooth: “Su estudio sólo consideró el camino de la luz de los últimos espejos, previo al sensor. En su modelo, la anisotropía en la velocidad lumínica unidireccional entre aquéllos se cancela por anisotropía temporal, inducida por los trayectos luminosos desde el láser hasta esos espejos” (correo electrónico, 2008). El aserto de que "la contractura en longitud y ensanche del tiempo se anulan entre sí" también presenta los empeños infructuosos de la Relatividad General para explicar el control de Sagnac (Correa y Correa, 2008). Roberts (2007) también observó que “el aparato es excesivamente meticuloso, ya que no logró ningún efecto cuando quiso repetir la medición”, pero como estas palabras se basan en rumores, no pueden desaprobar ni la capacidad técnica de Silvertooth, ni el rigor de los productos.
Marinov reprodujo el examen de Silvertooth en modo simple, y afirmó obtener guarismos comparables: v= 386 ± 38 km/s, AR = 12,5 ± 0,5 h., Dec.= -22 ± 6°. Dijo además conseguir productos análogos con sus espejos acoplados de primer orden y un control de ruedas dentadas (Marinov 1980, 1987). Roberts (2007) escribe: "Marinov cree que sus espejos giratorios y aperturas proporcionan una 'sincronización absoluta' que puede usarse para medir la velocidad lumínica unidireccional; esto no es así y constituye un error importante de diseño, pues sólo tienen sincronía en el marco de descanso de su laboratorio. También omite equívocos y resoluciones, hasta el punto de llegar al ridículo. Las inferencias simples basadas en sus aperturas y velocidades rotativas determinan que el aparato es incapaz de mensurar lo que afirma, por un factor de 1000 o más. Su máquina promedia varios microsegundos (o más), ignora por completo este hecho básico y dice cuantificar la rapidez de luz en una distancia de 1,4 metros (!). Tampoco se molesta en controlar diversos factores ambientales (temperatura, humedad o presión barométrica) que fácilmente podrían inducir las variaciones que registra. Por todo ello, no hay motivos para creer que sus experimentos tengan valor".
Las interrogantes sugeridas por Silvertooth se abordarán con más detalle en la Parte C.
05. Múnera
Héctor Múnera utilizó un interferómetro estacionario Michelson-Morley en el laboratorio del Centro Internacional de Física (CIF) en Bogotá (Colombia) desde enero de 2003 hasta febrero de 2005 (Múnera, 2006, 2017; Múnera et al., 2007, 2009). Tenía brazos de 2,044 mts., hallándose sobre una mesa antivibratoria de calcina con 4,48 mts. de largo, 2,57 de ancho y 0,32 en calibre, y pesó 13 toneladas métricas. La mesa se colocó en una sala del piso bajo con paredes oscuras y aislamiento térmico de poliestireno en las antiguas ventanas. El camino óptico estuvo constreñido en un ducto plástico (3 cms. de diámetro) rodeado por poliestireno (5 cms. de grueso). El divisor de vigas también se cubrió con aislador térmico, y los dos sensores análogos mostraron que las variaciones de temperatura no superaban ±0,2°C y a ratos ±0,4°C.
Mientras todos los ensayos MM antecesores sólo investigaban cambios marginales en porciones de una franja, atribuyéndose cualquier disparidad relevante a injerencias térmicas, el plan de Múnera permitió medir cambios mucho mayores. El sistema automático para registrar datos (con cámara de video) hizo lecturas cada 0,25° en transcursos de un minuto, y el habitáculo no se controló ambientalmente, pero la temperatura y humedad se consignaban por interludios de 3-5 minutos. Los vuelcos marginales estuvieron muy correlacionados con temperatura, humedad y presión, y tras las enmiendas necesarias, el máximo de aquéllos se redujo de casi 24 a 2, desplegando también varias periodicidades, incluido un día sidéreo. Así, Roberts (2007) dijo que no se pueden extraer secuelas firmes debido a un proceder y control ambiental deficientes.
Los esfuerzos por dirimir la marcha solar que mejor calzaba con los datos condujeron a dos resquicios, uno en el Hemisferio Norte celeste y otro en el Sur. La de éste último es v= 500 km/s, AR= 16,67 h., Dec.= -75°, redituando una homología promedio del 55% (desvío estándar 0,29) entre los cambios marginales previstos y observados. Como el centro de la Vía Láctea se ubica en AR= 17,76 h., Dec.= -29,0°, Múnera sostiene que esta rapidez es consistente con un desplazamiento rotativo del Sol alrededor del centro galáctico, más una caída libre del sistema planetario hacia aquél.
La perspectiva boreal (preferida) es v= 365 km/s, AR= 5,4 h., Dec.= +79°; la correlación media llega a un 70% y el desvío estándar es menor a la mitad del valor obtenido para la primera propuesta. Los 365 km/s se acercan a la velocidad determinada en relación con el mCBR (~370 km/s), pero su vértice norte está a 96° del parámetro según mCBR, mientras el austral se localiza a 81° respecto al mismo. Ninguna alternativa coincide con éste ni otros movimientos cósmicos ya sabidos, pero Múnera et al. (2009) tipifican como una “notable coincidencia” que las mediciones ópticas parezcan concentrarse en un plano que pasa por AR= 5 h. y 17 h., al tiempo que las mCBR son establecidas en una trayectoria casi perpendicular a dicho nivel. Los autores añaden que todas las pruebas MM consiguieron cifras distintas de cero, mas como se aprecia en la Parte A, una resultante puede poseer esa característica, ser trivial y por ende nula.
06. Galaev
Sus controles eran de primer orden, con un interferómetro de ondas radiales, producidos entre agosto de 1998 y agosto de 1999 a una media de 42 mts. sobre la superficie terrestre, e informó percibir una deriva con 1.414 m/s. Posteriormente empleó un interferómetro óptico de primer orden entre agosto de 2001 y enero de 2002, con 2.322 lecturas, y daba al instrumento una resolución muy sospechosa de 26,25 m/s. El aparato se situó primero a 1,6 mts. sobre el terreno y bajo árboles, contabilizando una deriva de 205 m/s; después probó a 4,74 mts. bajo un paraguas a la intemperie y obtuvo 435 m/s. (en ambos casos el nivel del suelo correspondió a 190 mts. sobre el mar). Luego emplazaría su artilugio en un edificio de ladrillos y a 30 mts. encima del suelo (~130 mts. sobre el mar), pero las implicancias nunca fueron conocidas.
Galaev (2002) intenta conciliar sus números con aquéllos de Miller (1926) y Michelson et al. (1929). Según él, estos físicos demostraron que la velocidad de deriva etérica aumenta constantemente con la altura sobre el piso, a razón de 8,6 m/s por metro; sin embargo y de acuerdo con sus cifras a 1,6 y 4,74 mts., la tasa sería de 73,25 m/s, y además incluye la cota de sus trabajos sobre el nivel del terreno, dando la perteneciente a Miller y Michelson et al. por encima del nivel marino.
Además, sólo considera las resultantes de Cleveland Heights en 1905 (que fija en 3 km/s, inclusive cuando Dayton corrigió los 3,9 km/s a 8,7) y Monte Wilson (~10 km/s), desechando todas las otras cuantías logradas por aquél, junto con su análisis del ensayo MM de 1887. Como vimos en la Parte A, Miller concluyó que la altitud no era significativa en la rapidez de deriva etérica que dijo observar. Galaev también agrega que Michelson, Pease y Pearson encontraron una deriva de 6 km/s en Monte Wilson (Michelson et al., 1929), pero en realidad detectaron menos de 1/50 del desplazamiento marginal equivalente a 300 km/s, igualando <42,4 km/s (= 300/√50) y no 6 (= 300/50) como Galaev declaró. Puesto que sus labores se concretaron en un sótano, el ruso "enmienda" valores para hacerles coincidir con el resultado de Miller en Monte Wilson.
Galaev (2002) tampoco presenta un cálculo de la velocidad de movimiento "absoluto", pero contiende que "no deniega" el vértice norte de Miller, olvidando que el físico tuvo razones para cambiar a un ápice sur. Manifiesta que en sus pruebas el acimut de deriva etérica fluctúa simétricamente respecto de la línea meridional, lo que no sucedió con Miller entre 1925-1926. Al comparar sus cifras de agosto con las del norteamericano, Galaev menciona una disimilitud inexplicable de casi 2,2 horas (33°) en la posición de los mínimos. En resumen, no podemos creerle por verificar a Miller “hasta en los detalles”, pero DeMeo (2004) repite sus asertos de forma acrítica.
07. Experimentos rotacionales
07.01. Sagnac
En contraste con la polémica que rodea a los ensayos para detectar el movimiento traslacional “absoluto” de nuestro sistema planetario, ahora se conoce bien que la rotación absoluta puede percibirse ópticamente. Georges Sagnac (1913a,b, 1914) demostró que al extender haces lumínicos en sentidos inversos alrededor de una plataforma giratoria, la velocidad de la luz es c - v para el que viaja en dirección rotativa, y c + v respecto al que sigue trayectoria opuesta, siendo v igual a la celeridad de giro linear en la plataforma. La hechura del circuito y el punto del axis (al medio o lejos del platillo) no incidieron en el resultado, y la aclaratoria más simple es que la luz iba en c con relación al laboratorio y no el disco. Sagnac creía también que su examen era compatible con la presencia de un éter estático y cuestionaba el dogma relativista.
Figura 2. Diagrama del experimento por Sagnac.
Georges puso la fuente de luz (linterna), el detector de franjas (interferómetro) y el registrador fotográfico encima del disco. El desplazamiento marginal resulta de los diversos tiempos que emplean las señales luminosas para atravesar el circuito en direcciones contrarias. La diferencia en el tiempo de viaje es ∆t= 4Aω/c2, donde A es el área circunscrita por el derrotero de luz y ω la marcha de rotación angular. Si el plato gira en forma antihoraria, el detector se mueve hacia el rayo que tiene curso horario y se aleja del que posee camino reverso, haciendo que el primero cubra una distancia más corta que el otro.
A partir de 1937, Dufour y Prunier (1942) repitieron la faena de Sagnac con el diseño original y planes propios. Observaron el mismo cambio tenue, independiente de si la linterna y el registrador estaban en la placa lenticular o el contexto del laboratorio, y también cuando uno giraba y el otro permanecía estable. Al colocar el segundo de aquéllos en el sitio de pruebas, hubo un Doppler ligero pues el disco pasó por la lente de observación. Post (1967) dijo que el producto era demasiado pequeño (v/c menor que el efecto Sagnac) para tener secuelas observables, añadiendo que el factor de "ensanche del tiempo" establecido por la RE era un orden de magnitud menor que el ajuste Doppler.
Asimismo, Dufour y Prunier efectuaron un control en que la luz recorría un camino en el disco giratorio, hasta un espejo en lo alto del laboratorio atravesando una ruta horizontal, y finalmente iba de regreso al plato. Aquí el emisor de luz y la máquina registradora fueron arreglados en dicho taller, y sólo los movimientos con y contra la dirección rotativa (no radiales) hicieron posible el cambio marginal.
Figura 3. Uno de los testeos por Dufour y Prunier. C= centro del disco; L'= linterna; L= placa fotográfica (1942, fig. 6).
Los estudios de Sagnac muestran que si bien los haces son desviados alrededor del circuito por espejos unidos al disco giratorio, no se adaptan al movimiento de éste último. La luz emitida en un contexto no rotatorio y móvil, como el laboratorio, viaja a una rapidez continua en relación con aquél y no se ve afectada por el desplazamiento de la fuente. La luminosidad en una dinámica rotacional (ya sea que la fuente y el receptor participen o no de ello) parece tener una marcha distinta a c con un observador encima del platillo y otro en la sala.
Dufour y Prunier calcularon que el corrimiento marginal predicho por la relatividad era 10 veces menor al obtenido, y concluyeron que esa hipótesis no acordaba con los resultados. P. Langevin (1937) estimó que la velocidad de la luz era c + ωr en una vía y c - ωr en otra (donde r es el radio de trayectoria), o el tiempo a bordo del aparato giratorio debió cambiar a ± 2Aω/c2 en cualquier sentido.
La precisión del testeo por Sagnac fue sólo de 1 en 100. Macek y Davis (1963) realizaron pruebas con láseres en un plato rotante y corroborando el fenómeno a 1 en 1012; igualmente, Hasselbach y Nicklaus (1993) demostrarían que los haces de electrones rotativos en el vacío tienen un cambio de fase Sagnac.
Utilizando el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), los especialistas descubrieron que las señales electromagnéticas van en c - v de oeste a este (rumbo de giro planetario) y c + v hacia el sentido opuesto, donde v es la velocidad de rotación para nuestro globo (Allan et al., 1985). La luz se traslada en c respecto del sistema inercial y no giratorio centrado en la Tierra, pero no a propósito de un observador que torna alrededor de aquél. Müller y Means (1994) afirman que el residuo promedio de 5 nanosegundos, que Allan et al. atribuyeron a incertidumbres experimentales, es producido hasta cierto nivel por los efectos Sagnac solar y galáctico. En un testeo con anillo láser sujeto al piso, Bilger et al. (1995) confirmaron, mediante resolución de 1 en 1020, que las señales electromagnéticas se propagan más rápido hacia el oeste.
Cuando las estaciones-reloj en el mundo se sincronizan por intercambio de señas electromagnéticas, es menester rectificarlas para los virajes terrestres. Las autoridades aplican el factor de enmendatura al “tiempo”, en lugar de reconocer los cambios de velocidad lumínica. Es ridículo pretender que dicho ajuste sea “relativista”, pues el efecto Sagnac es simple y de primer orden (proporcional a v/c), por lo cual contradice la Relatividad Especial (Kelly, 2001, 2005; Gift, 2017).
Se han ejecutado controles interferométricos de primer orden para buscar desviaciones de c cuando los rayos que se propagan en sentido contrario van por una fibra de vidrio o con núcleo de aire, y presentan traslación homogénea con la fuente de luz y el detector moviéndose junto al cable (Wang et al., 2003, 2004; Wang, 2005; Wang y Hatch, 2005), hallando que la diferencia en el tiempo de viaje y el cambio en fase son proporcionales al largo total y la velocidad de dicha fibra en movimiento, ya sea que éste sea circular o lineal.
Wang et al. insinúan que el efecto Sagnac se atribuye al desplazamiento del receptor durante la propagación de señal, independiente de si la trayectoria es curva o recta, mas esto no es lo que sucede exactamente en sus rastreos. Las instancias del físico galo y Wang tenían co-moción de linterna y observador en un marco giratorio, acelerado y compartido, pero los fenómenos resultan en un acortamiento de la trayectoria luminosa que se mueve "adelante" (de modo que la fuente y el receptor semejan avanzar uno hacia el otro) y un "alargue" de la que va en rumbo opuesto (donde los constitutivos parecen distanciarse). Los dos efectos tipo Doppler son reales, como secuela de que los dos trayectos son dispares en longitud y provocando que se crucen en tiempos distintos, pero con un valor c invariable. No hay necesidad de "contracturas en longitud" o "dilatación temporal" correlacionadas para elucidar el efecto Sagnac, al ser palmario cuando la fuente y el recibidor están en el disco giratorio (marco acelerado) o fuera de él (contexto inercial donde se halla el axis del aparato rotativo).
07.02. Michelson-Gale (MG)
En 1925 demostraron la rotación de nuestro planeta mediante el efecto Sagnac. Cotejaron la discrepancia de fase para dos rayos lumínicos a direcciones opuestas, en torno a un camino rectangular con 1829 mts. de un interferómetro estacionario y puesto sobre la superficie. Observaron cambios leves entre +0,55 y -0,05, y el desplazamiento promedio fue 0,230, muy cercano a los 0,236 que se esperaban del giro global en esa latitud (Michelson, 1925; Michelson y Gale, 1925). Desde entonces su logro pudo comprobarse con una resolución mucho mayor, por ejemplo, utilizando interferometría de neutrones (Staudenmann et al., 1980).
Durante un ensayo MM, Brillet y Hall (1979) vieron una señal “continua y espuria” de 17 Hz en el segundo armónico de rotación de la mesa; Harold Aspden (1981, 1982) dijo que cuando se divide esta marca por la frecuencia del láser de 8,85 x 1013 Hz, obtenemos 0,131 (v/c)2, produciendo v= 363 m/s, un tanto superior a la velocidad rotativa planetaria de 355 m/s en la latitud pertinente, y añade que especular sería inútil porque la mensura fue muy leve y su abordaje teórico podría no ser del todo factible. Al recrear la prueba Kennedy-Thorndike, Hils y Hall (1990) también percibieron un efecto que se produce una vez al día por el giro de la Tierra.
Las instancias por Sagnac y Michelson-Gale pueden verse en calidad de coherentes con las nociones de espacio absoluto (sin éter) o éter fijo (que llena todo el espacio), pero no muestran evidencias de ninguna. Michelson-Gale contradicen la hipótesis del arrastre etérico (1904) que se utilizó para explicar el resultado nulo de Michelson-Morley en 1887 e incompatible con un material análogo estacionario. Las pesquisas MG de 1925 también serían consistentes con una eterosfera giratoria y circundante a la Tierra, suponiendo que la rotación de dicha capa no afecta sensiblemente a la velocidad lumínica. La luz producida en el planeta viaja con éste en su órbita alrededor del Sol, pero no adopta los vuelcos diarios sobre su eje.
El experimento MG fue aplaudido sin demora por los relativistas, mientras despreciaban el efecto Sagnac, pero ahora constituye el principio de diseño fundamental en giroscopios de anillo láser y fibra óptica, muy comunes en sistemas de navegación. Einstein nunca mencionó los trabajos de dichos científicos en sus publicaciones, e incluso hoy varios textos sobre los considerandos "albertianos" tratan esos controles "a flor de piel" o les ignoran por completo.
Algunos relativistas declaran que el efecto Sagnac es totalmente compatible con la Relatividad Especial, y otros que ésta última no tiene vínculos con el fenómeno porque ella se aplica sólo al movimiento rectilíneo parejo, y no a sistemas de referencia giratorios. Al reputar la inercia/traslación y desechando la gravedad y el giro, la RE separó los segundos en cada uno de estos pares, aduciendo que la primera no tenía aceleración al permanecer constante, y un viraje sí mostraba ese factor; en cambio, y dado que es imposible una trayectoria perfectamente recta, siempre debe existir algún nivel de aceleración, como en el caso del giro uniforme. La Eterometría va un paso más allá, rechazando el dogma newtoniano de que un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza externa continuará moviéndose por sí sólo a una velocidad fija, y el desplazamiento continuo requiere un suministro energético ininterrumpido, por lo cual hay medra de rapidez (Correa y Correa, 2004).
Asimismo, la órbita planetaria “alrededor del Sol” no es menos un movimiento angular que su rotación. Aparte de los polos axiales, no hay ningún marco de referencia en la superficie terrestre que proporcione un contexto análogo no acelerado. Podemos afirmar que la luz se adapta al eje rotativo del globo, o más bien al del Astro Rey, pero tales conceptos son espurios si la luz siempre se amolda al marco de su emisor, cualquiera que sea (n) su (s) estado (s) de movimiento. Wang et al. plantean que aparece un efecto Sagnac si la fuente y el receptor en moción conjunta van en línea recta; sin embargo, proyectaron dos haces de diferente medida a lo largo de cierta longitud terrestre, formando los dos tramos luminosos y longitudinales de un experimento Sagnac mundial y a corta distancia.
Quienes se abanderan con la relatividad general para explicar los controles de Sagnac y Michelson-Gale suelen inventar "potenciales gravitatorios", “ensanche del tiempo” y “arrastre de espacio-tiempo” en las proximidades de un cuerpo revolvente (o efecto Lense-Thirring). Estas ideas son muy complejas y abstrusas (Correa y Correa, 2001; Kelly, 2001, 2005), siendo irónico que los relativistas, antaño oponentes del arrastre etérico, terminaron creyendo en "matemáticas" irracionales que consideran al tiempo como una dimensión negativa del espacio.
La velocidad acústica es independiente de aquélla en la fuente o el receptor, porque el sonido está referenciado a un medio tangible donde las ondas se propagan longitudinalmente con una rapidez constante. De esto se infiere que para el movimiento relativo de dichos factores, el Doppler es cuantitativamente disparejo si se trasladan la fuente, el observador o ambos. Según la Eterometría (Parte C), la velocidad lumínica no está referida a un medio, sino siempre al desplazamiento de su emisor, pues los rayos comportan fotones emitidos por una secuencia de partículas que desaceleran y transmiten la señal de forma colectiva. Por ello, el efecto Doppler lineal de la luz depende sólo de si la fuente y el sujeto se acercan o alejan uno del otro. En el experimento por Sagnac, aquéllos se movían al instante (en el marco giratorio o fuera de él), por lo que las efusiones tienen longitudes dispares, y midió el ritmo giratorio del aparato ya que la rapidez aparentemente sumada o sustraída de c sólo aparece en el observador. De igual modo, la celeridad lumínica sigue constante en el ámbito giratorio de la linterna y de cada emisor de fotones a lo largo del trayecto.
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