Home Epistemo e storia Riflessione Rifrazione Interferenza Velocità Onda-corpuscolo In laboratorio Autori Album fotografico Bibliografia Sommario

Etere

Su

 

L'ipotesi dell'etere cosmico era ancora accettata da molti scienziati verso la fine dell'Ottocento.

Per Huygens l'etere era una materia elastica, tenue, compenetrante in tutto lo spazio, anche quello occupato dalla materia. Fresnel nella sua opera del 1818 "Annales de Chimie et de Physique" aveva ammesso che, per spiegare la propagazione della luce negli spazi interstellari a velocità finite ma elevatissime, bisognasse accettare l'esistenza di questa materia sottilissima, capace di attraversare anche il globo terrestre il quale comunicherebbe a questo fluido elastico una parte della propria velocità di rotazione, questo fenomeno era detto trascinamento parziale. Nel 1851, grazie ad un sofisticato esperimento, Fizeau ritenne di aver dimostrato il trascinamento parziale dell'etere da parte di corpi in movimento; il risultato di Fizeau troverà spiegazione nell'elettrodinamica di Lorentz, mentre Einstein lo considererà una prova cruciale a favore della teoria della relatività. Nel 1862, esponendo la sua teoria generale dell'elettromagnetismo, Maxwell formula l'ipotesi che la luce sia formata da onde elettromagnetiche Tale ipotesi presupponeva, secondo Maxwell, l'etere come mezzo in perfetta quiete nell'universo, avente il ruolo di sistema di riferimento privilegiato rispetto al quale le radiazioni  elettromagnetiche nel "vuoto" si devono propagare con velocità "c" costante. In un sistema di riferimento che si muove di moto traslatorio con velocità "v" rispetto all'etere, in base al teorema di addizione delle velocità  della meccanica classica, la velocità della luce risulta "w = c-v" e quindi minore di "c". Inoltre un corpo in movimento attraverso l'etere  avrebbe dovuto generare un vento d'etere.

Circa quarant'anni dopo, Lorentz pubblicò una memoria dal titolo "La théorie électromagnetique de Maxwell et son application aux corps mouvants" dove l'etere veniva definito come una sostanza molto particolare, in quiete rispetto allo "spazio assoluto" e dotata di proprietà fisiche rette dalle leggi dell'elettromagnetismo. Lo spazio assoluto non coincide, nella teoria di Lorentz, con il vuoto, ma è un ente descrivibile per mezzo di due grandezze fisiche: il vettore campo elettrico e il vettore campo magnetico. Gli elettroni avrebbero la funzione di intermediari tra la materia e l'etere: si ha così una concezione corpuscolare della materia e una concezione continua dell'etere. La teoria di Lorentz aveva il pregio di giustificare i risultati previsti da Fresnel e trovati da Fizeau, senza ricorrere all'idea di un etere parzialmente trascinato.

Michelson mise alla prova la teoria di Lorentz con un apparecchio (l'interferometro) che, posto in un sistema di riferimento in movimento rispetto all'etere, avrebbe mostrato un fenomeno di interferenza tra due raggi luminosi che seguivano percorsi diversi. I risultati, eseguiti in tutte le condizioni possibili, furono negativi: la Terra e lo stesso sistema solare non risultavano in movimento rispetto all'etere. A seguito di obiezioni e critiche avanzate dallo stesso Lorentz, Michelson insieme a Morley ripeté l'esperimento con uno strumento perfezionato e più sensibile del precedente, che avrebbe dovuto rivelare la presenza di un eventuale vento d'etere, ma anche in questo caso i risultati furono negativi.

Poiché i risultati dell'esperimento di Michelson mettevano in dubbio la stessa teoria elettromagnetica, Lorentz formulò una nuova, rivoluzionaria ipotesi: tutti i corpi che si spostano nell'etere subiscono una contrazione nella direzione del moto. Lo stesso interferometro di Michelson, dunque, subiva un accorciamento che compensava la diversa velocità della luce nei percorsi eseguiti all'interno dell'apparecchio ed impediva di osservare differenze di cammino del raggio luminoso. L'ipotesi della contrazione delle distanze portò successivamente lo stesso Lorentz a postulare, assieme a Poincarè, che per gli orologi si verificasse un rallentamento quando si muovono attraverso l'etere. Le ipotesi di Lorentz sulla contrazione si possono quindi riassumere in un principio generale: "lo spazio e il tempo devono essere misurati in modo differente a seconda che il sistema sia in moto o a riposo". Accettando questo principio, sul quale avrebbe fondato la propria teoria della relatività, Einstein notò che esso non aveva bisogno, per conservare la propria validità, dell'esistenza dell'etere. A questa constatazione, Einstein aggiunse che un ente che non possiamo osservare è come se non esistesse, anzi non esiste. Altri esperimenti e misure di tipo interferometrico alla ricerca dell'etere furono condotti fino al 1930, poi il concetto di etere venne definitivamente abbandonato.