Éter (física)

En algunas teorías obsoletas, el éter era una hipotética sustancia extremadamente ligera que se creía que ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido.

Éter en la antigüedad

Etimología

La palabra proviene del latín æthēr y ésta del griego αἰθήρ aithēr, 'cielo, firmamento', que deriva de la raíz indoeuropea *aydh- ‘arder, fuego’. Esta raíz aparece en otros nombres relacionados con el fuego y el esplendor del cielo como el nombre Aithiopia (Etiopía), que significa 'cara quemada (de raza negra)'. Como sustancia, se hablaba del éter desde épocas presocráticas (antes del siglo V a. C.), como uno de los cinco elementos de la naturaleza:

1. tierra.
2. agua.
3. fuego.
4. aire.
5. éter.

En las creencias griegas el éter era una sustancia brillante que respiraban los dioses, en contraste con el pesado aire que respiran los mortales. El término aparece tanto en la física aristotélica como en la antigua teoría electromagnética de finales del siglo XIX.

El éter en la filosofía de Aristóteles

Para Aristóteles (384–322 a. C.) el éter era el elemento material del que estaba compuesto el llamado mundo supralunar, mientras que el mundo sublunar está formado por los famosos cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego.

A diferencia de éstos, el éter es para Aristóteles un elemento más sutil y más ligero, más perfecto que los otros cuatro (la física de Aristóteles es cualitativa, más que cuantitativa) y, sobre todo, su movimiento natural es circular, a diferencia del movimiento natural de los otros cuatro, que es rectilíneo.

En la India

En la India se conoce el éter con el nombre de akasha. En la cosmología sankhia se habla de los pañcha mahā bhūta (cinco elementos principales), cada uno ocho veces más sutil que el anterior:

1. Tierra (bhumi)
2. Agua (apu).
3. Fuego (agní).
4. Aire (vaiu).
5. Éter (akasha).

Fue ampliamente diseminada en China e India, donde forma la base tanto del budismo como del hinduismo.

En la Edad Media

Durante la Edad Media —tras la recuperación de la filosofía aristotélica, el término aether, justamente por ser el quinto elemento material reconocido por Aristóteles, comenzó a ser llamado así (quinto elemento) o también qüinta essentia, de donde viene la expresión quintaesencia (usada en la cosmología actual para referirse a la energía oscura).

El éter y las teorías de la luz

Hacia finales del siglo XIX, James Clerk Maxwell (1831-1879) había propuesto que la luz era una onda transversal. Como parecía difícilmente concebible que una onda se propagase en el vacío sin ningún medio material que hiciera de soporte se postuló que la luz podría estar propagándose realmente sobre una hipotética sustancia material, para la que se usó el nombre de éter (debido a algunas similaridades superficiales con la hipotética substancia de la física aristotélica).

Según se pensaba entonces: debido a que la velocidad de la luz dependería de la densidad del medio, siendo en general más lenta en medios más densos, se propuso que el éter habría de tener una densidad ínfima y un gran coeficiente de elasticidad. Esta explicación estaba presente en los tiempos de formulación de la teoría del campo electromagnético por Maxwell (1831-1879), Lord Kelvin (1824-1907) y Nikola Tesla (1856-1943), en la que el concepto de éter se incluía de manera semejante al moderno concepto de campo electromagnético.

Refutación de la existencia del éter

En un intento de probar la existencia del éter y la velocidad de la traslación de la Tierra con respecto a éste Albert Abraham Michelson (1852-1931) y Edward Morley (1838-1923) diseñaron un experimento capaz de medir la velocidad de la luz en dos direcciones perpendiculares entre sí y con diferente velocidad lineal relativa al éter. Fue el famoso experimento de Michelson y Morley (1887) cuyos resultados negativos en sucesivos intentos acabaron por disipar el concepto de éter y sirvieron de base a la formulación de la teoría de la relatividad especial de Einstein. Arthur Beiser señala que:^[1]

a) «Los resultados negativos del experimento de Michelson y Morley tuvieron dos consecuencias: En primer lugar, al demostrar que el éter carecía de propiedades medibles resultaba insostenible la hipótesis del éter –final ignominioso para lo que había sido una idea respetada. En segundo lugar se vislumbraba un nuevo principio físico: la velocidad de la luz en el espacio libre es la misma en todas partes, independiente de cualquier movimiento de la fuente o del observador.»

b) El segundo postulado de la relatividad especial es una consecuencia directa del la interpretación asignada al resultado que proporciono el interferometro de Michelson y Morley, de allí que dicho postulado proponga «la velocidad de la luz en el espacio libre tiene el mismo valor para todos los observadores, independiente de su estado de movimiento.»

Nuevas perspectivas

Trabajos teóricos recientes como los de HongSheng Zhao de la Universidad de St. Andrews, en un intento de incorporar en un único marco teórico la materia oscura y la energía oscura, postulan que una energía oscura similar a un fluido puede comportarse como materia oscura si alcanza una densidad lo bastante alta. Esta idea, similar a la del éter, eliminaría la necesidad de la existencia de la Partícula Masiva de Débil Interactuación (WIMP), afectando a la velocidad a la que pueden rotar las galaxias y justificando así los datos experimentales hasta ahora obtenidos. Dichos datos anómalos en la teoría convencional, habían llevado a diversos intentos de solución tan curiosos como las MOND.

Curiosidades

• El significado inicial de ‘medio por el que viaja una señal’ es el origen de la palabra Ethernet.

Notas

Véase también

• Interferómetro de Fizeau
• Analogía de Michelson y Morley
• Experimento de Michelson y Morley
• Interferómetro de Michelson