Ao final do século XIX, o corpo de conhecimentos que hoje constitui aquilo que é conhecido como Física Clássica, já havia sido concebido 

As já bem conhecidas e consolidadas teorias de Newton para a gravitação e para o movimento dos corpos, as leis de Maxwell que unificavam os fenômenos elétricos e magnéticos, as bem sucedidas, teoria cinética dos gases e a termodinâmica, bem como a óptica, davam conta de explicar uma vasta variedade de fenômenos físicos.

Contudo, algumas perguntas seguiam sem reposta e incomodando os cientistas que por mais que as tentasse responder, não eram capazes de fazê-la com base naquelas já bem fundamentadas teorias.

Assim, problemas envolvendo o movimento dos corpos eram satisfatoriamente explicados quando a eles eram aplicados aplicados os princípios da relatividade Galileana. Máquinas térmicas já funcionavam de acordo com as leis da termodinâmica, dando início à revolução industrial na Inglaterra. O recente desenvolvimento da eletricidade e a compreensão de que a luz possui natureza eletromagnética, foram essenciais no entendimento de inúmeros fenômenos naturais.

Apesar de toda esse progresso científico, e como já citado, alguma perguntas seguiam sem uma resposta satisfatória. Dentre elas uma pergunta que a princípio se mostra bastante simples, e está diretamente relacionada ao assunto tratado nesse website, incomodava bastante a comunidade científica.

Para começar a responder essa pergunta, é preciso olhar com um pouco mais de atenção para um resultado que já foi explorado na página Equações de Maxwell e a Velocidade da Luz. O valor de propagação da velocidade da Luz.

Um físico escocês de nome James Clerk Maxwell, como já previamente discutido, apresentou um conjunto de equações que unificava os já conhecidos fenômenos eletromagnéticos, bem como dava conta de explicá-los por meio de um conjunto de leis.

Considerado o maior Físico Teórico do século XIX, Maxwell apresentou um conjunto de equações capazes de explicar com grande êxito toda uma gama de fenômenos eletromagnéticos. Suas equações descreviam brilhantemente os campos elétrico e magnéticos da matéria.

Em suas equações, Maxwell propõe um conjunto de equações com uma descrição muito precisa da natureza da luz. Suas equações mostravam que a luz e todas as radiações eletromagnéticas incluindo, infravermelha, ultravioleta e as microondas, possuíam caráter ondulatório com uma velocidade de propagação também definida, como é da natureza de fenômenos ondulatórios.

O conjunto de equações proposto por Maxwell, subentende uma solução. A equação é uma descrição matemática de um fenômeno da natureza. Equações podem possuir inúmeras soluções e não necessariamente todas elas aplicam-se aos problemas físicos. As equações propostas por Maxwell podem ser escritas na forma diferencial, tal qual mostradas na página Equações de Maxwell e a Velocidade da Luz . Como visto, dado um conjunto de condições inicias, essas equações produzem como solução uma expressão geral e familiar para os matemáticos, a equação de onda. Na equação de onda um termo em especial carrega a informação da velocidade de propagação. É esse termo que de acordo com as equações de Maxwell, estabelece que qualquer radiação eletromagnética, se propague com a velocidade 

De início, o que chama bastante a atenção nesse valor, é o quão grande é a velocidade de propagação da luz. Se nesse momento o leitor não conseguir imaginar o que é isso, abaixo pode um vídeo produzido para dar uma ideia do que seria viajar á essa velocidade através do Sistema Solar, desprezando-se os efeitos relativísticos.

Porém não era estranho o fato de a luz ter uma velocidade de propagação tão absurdamente grande com relação a qualquer outra coisa que se conhecia à época.

Toda onda conhecida até então, e como exemplo tem-se as todas as ondas mecânicas sonoras, sísmicas ou ainda as produzidas por instrumentos musicais, necessitavam de um meio material para sua propagação. É sabido que o som mesmo sendo uma onda, e portanto, uma forma de propagação de energia, não se propaga no vácuo.

Pensando dessa forma, a onda eletromagnética deveria requerer algum meio para se propagar, e a velocidade prevista pelas equações de Maxwell deveria ser uma velocidade em relação a um referencial.

A ideia do movimento relativo pensado por Galileu deveria em princípio ser aplicado ao movimento da luz. Como o movimento era algo relativo para qualquer observador, a velocidade medida para o movimento da luz deveria ser diferente para diferentes observadores que estivessem movimentando-se com velocidades distintas.

De uma lado os cientistas estavam alicerçados nas concepções de Galileu, e portanto era preciso determinar um referencial no qual essa velocidade seria observada para a luz. Por outro lado, as equações de Maxwell não carregavam nenhum tipo de informação sobre o suposto “referencial” no qual a velocidade da luz deveria ser medida.

Um fato interessante é que a velocidade da Luz já havia sido estabelecida experimentalmente havia 200 anos por um cientista dinamarquês de nome Olaf Römer, e o valor encontrado, embora menor do que o previsto por Maxwell, tinha a mesma ordem de grandeza.

A grande questão que surgia disso era : Como conciliar essas duas teorias? Uma que acabara de ser concebida e previa com enorme sucesso os fenômenos eletromagnéticos, e outra que há muito já havia se mostrado exitosa.

Os cientistas então seguiram na direção buscar evidências que corroborassem a hipótese de um meio que permeasse todo o espaço. Baseados nisso, experimentos começaram a ser realizados na tentativa de denunciar a existência de tal meio. 

Caso o experimento fosse satisfatório, responderia em qual referencial essa velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas seria a mesma que fora prevista pelas pelas equações de Maxwell.

A resposta também daria algum tipo de informação sobre a natureza do meio pelo qual a radiação se propagava.

Teorizava-se a existência de um meio que seria o responsável por essa propagação. 

A Hipótese do Éter

A existência de um meio para a propagação da luz era algo bastante necessário para os cientistas. A falta desse meio trazia consequências muito sérias para a ciência.

Pensando no exemplo de uma onda sonora, fica mais fácil de entender o porquê. Caso uma fonte sonora esteja em repouso num determinado referencial, suas ondas propagam-se de maneira isotrópica, ou seja qualquer que seja a posição de um observador, o som recebido só dependerá da distância até a fonte, não importando a posição do observador com relação a essa fonte.

Supondo um movimento da fonte, ou do observador com uma dada velocidade, o valor medido será diferente e irá variar com a direção. Para mais detalhes sobre esse fenômeno, visite a página O Efeito Doppler para a Luz.

Diante da impossibilidade de aceitar que a luz era uma onda que se propagava vácuo, os cientistas da época concentraram seus esforços em detectar a existência de um meio que permeasse todo o espaço. Esse meio teórico tinha o nome de Éter.

O conceito da existência de um meio que permeava o universo, remontava  aos primeiros filósofos gregos. Aristóteles hipotetizou filosoficamente que o universo não podia ser composto pelo vazio, deveria existir um meio responsável por preencher o espaço aonde supostamente parecia nada haver.

Mais tarde foi a vez de Descartes postular a existência do éter como um meio com propriedades mecânicas.

Essa ideia foi retomada pela comunidade científica, e no século XIX seria apenas uma questão de tempo até que medidas cautelosas conseguissem provar a existência do Éter.

Nos vídeos abaixo estão disponíveis de forma resumida, um pouco da teoria ondulatória bem como a relação estabelecida pelos cientistas com a ideia de um meio “necessário” à propagação da luz.

Assim, a existência do éter passou a ser considerada como possibilidade para explicar a propagação da luz.

Admitir a existência de um meio para a propagação da luz não exigia nenhuma quebra de paradigma da ciência, pois, se ficasse constatado que o éter de fato existisse, a luz seria uma onda como qualquer outra onda conhecida, necessitando de seu próprio meio para se propagar.

Experimentos para a detecção do Éter

Uma série de experimentos começaram a ser conduzidos para se constatar a existência do Éter. Se o meio em questão realmente existisse, ele deveria estar em repouso com relação a algum referencial. Uma das hipóteses foi pensada tomando-se o Éter em repouso com relação ao Sol. Estaria então o Éter estacionário com relação ao Sol e sua velocidade com relação a Terra seria diferente de zero, haja vista o movimento da Terra ao redor do Sol.

O mais bem sucedido e famoso experimento para detectar a existência do Éter não ocorreu logo de início. Foram necessários alguns anos até que experimentos mais sofisticados, tiveram como base levar em conta justamente o movimento da Terra ao redor do Sol.

Conduzido por dois cientistas, Albert Michelson e Edward Morley ao longo do ano de 1887, esse experimento foi definitivo para a ciência e um dos mais importantes resultados experimentais já obtidos.

Trouxe profundas consequências à medida que suas constatações serviram de base para o que se transformou numa das maiores reviravoltas da ciência.

Esse experimento ficou conhecido como Interferômetro de Michelson-Morley, e baseava-se no fenômenos da interferência entre ondas para medir diferenças relativas ao éter na velocidade de propagação da Luz.

No vídeo a seguir da série Universo Mecânico, você pode saber mais sobre o famoso experimento de Michelson-Morley bem como suas importantes consequências para a ciência.

Clique aqui para seguir para a página O Experimento de Michelson-Morley.