La teoría de la emisión , también llamada teoría del emisor o teoría balística de la luz , era una teoría que competía con la teoría especial de la relatividad y explicaba los resultados del experimento de Michelson-Morley de 1887. Las teorías de la emisión obedecen al principio de la relatividad al no tener un marco preferido para la luz. transmisión, pero digamos que la luz se emite a una velocidad "c" relativa a su fuente en lugar de aplicar el postulado de invariancia. Así, la teoría del emisor combina la electrodinámica y la mecánica con una teoría newtoniana simple. Aunque todavía hay defensores de esta teoría fuera de la corriente científica principal, la mayoría de los científicos consideran que está definitivamente desacreditada. [1] [2]
El nombre más frecuentemente asociado con la teoría de las emisiones es Isaac Newton . En su teoría corpuscular, Newton visualizó "corpúsculos" de luz siendo expulsados desde cuerpos calientes a una velocidad nominal de c con respecto al objeto emisor, y obedeciendo las leyes habituales de la mecánica newtoniana, y luego esperamos que la luz se mueva hacia nosotros con una velocidad velocidad que se compensa con la velocidad del emisor distante ( c ± v ).
En el siglo XX, Albert Einstein creó la relatividad especial para resolver el aparente conflicto entre la electrodinámica y el principio de relatividad . La simplicidad geométrica de la teoría fue convincente y la mayoría de los científicos aceptaron la relatividad en 1911. Sin embargo, unos pocos científicos rechazaron el segundo postulado básico de la relatividad: la constancia de la velocidad de la luz en todos los sistemas inerciales . Así, se propusieron diferentes tipos de teorías de emisión donde la velocidad de la luz depende de la velocidad de la fuente, y se utiliza la transformación de Galileo en lugar de la transformación de Lorentz . Todos ellos pueden explicar el resultado negativo del experimento de Michelson-Morley , ya que la velocidad de la luz es constante con respecto al interferómetro en todos los marcos de referencia. Algunas de esas teorías fueron: [1] [3]
Se supone que Albert Einstein trabajó en su propia teoría de las emisiones antes de abandonarla en favor de su teoría especial de la relatividad . Muchos años después, RS Shankland informa que Einstein dijo que la teoría de Ritz había sido "muy mala" en algunos lugares y que él mismo finalmente había descartado la teoría de las emisiones porque no podía pensar en ningún tipo de ecuaciones diferenciales que la describieran, ya que conduce a las ondas de la luz se vuelve "toda confundida". [8] [9] [10]
De Sitter [11] introdujo el siguiente esquema para probar las teorías de emisiones:
donde c es la velocidad de la luz, v la de la fuente, c' la velocidad resultante de la luz y k una constante que denota el grado de dependencia de la fuente que puede alcanzar valores entre 0 y 1. Según la relatividad especial y el éter estacionario, k = 0, mientras que las teorías de emisión permiten valores hasta 1. Se han realizado numerosos experimentos terrestres, en distancias muy cortas, donde no podían entrar en juego efectos de "arrastre de luz" o extinción, y nuevamente los resultados confirman que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente, descartando de manera concluyente las teorías de emisión.
En 1910, Daniel Frost Comstock y en 1913 Willem de Sitter escribieron que, en el caso de un sistema de doble estrella visto de canto, se podría esperar que la luz de la estrella que se aproxima viajara más rápido que la luz de su compañera que se aleja y la alcanzara. Si la distancia fuera lo suficientemente grande como para que la señal "rápida" de una estrella que se acerca alcanzara y superara la luz "lenta" que había emitido antes cuando se alejaba, entonces la imagen del sistema estelar debería aparecer completamente confusa. De Sitter argumentó que ninguno de los sistemas estelares que había estudiado mostraba un comportamiento de efecto óptico extremo, y esto se consideró la sentencia de muerte para la teoría de Ritz y la teoría de las emisiones en general, con . [11] [13] [14]
Fox ha considerado en detalle el efecto de la extinción en el experimento de De Sitter, y podría decirse que socava la contundencia de la evidencia tipo De Sitter basada en estrellas binarias. Sin embargo, Brecher (1977) ha realizado observaciones similares más recientemente en el espectro de rayos X, que tienen una distancia de extinción lo suficientemente larga como para no afectar los resultados. Las observaciones confirman que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente, con . [2]
Hans Thirring argumentó en 1924 que un átomo que durante el proceso de emisión es acelerado por colisiones térmicas en el Sol, emite rayos de luz con diferentes velocidades en sus puntos inicial y final. Así, un extremo del rayo de luz superaría a las partes anteriores, y en consecuencia la distancia entre los extremos se alargaría hasta 500 km hasta llegar a la Tierra, de modo que la mera existencia de líneas espectrales nítidas en la radiación solar desmiente el modelo balístico. . [15]
Entre esos experimentos se incluye el de Sadeh (1963), que utilizó una técnica de tiempo de vuelo para medir las diferencias de velocidad de los fotones que viajaban en dirección opuesta y que se producían por aniquilación de positrones. [16] Otro experimento fue realizado por Alväger et al. (1963), quienes compararon el tiempo de vuelo de los rayos gamma de fuentes en movimiento y en reposo. [17] Ambos experimentos no encontraron diferencias, de acuerdo con la relatividad.
Filippas y Fox (1964) [18] no consideraron que Sadeh (1963) y Alväger (1963) hubieran controlado suficientemente los efectos de la extinción. Entonces llevaron a cabo un experimento utilizando una configuración diseñada específicamente para dar cuenta de la extinción. Los datos recopilados de varias distancias entre el detector y el objetivo fueron consistentes con que no había dependencia de la velocidad de la luz con la velocidad de la fuente, y fueron inconsistentes con el comportamiento modelado suponiendo c ± v tanto con como sin extinción.
Continuando con sus investigaciones previas, Alväger et al. (1964) observaron π 0 - mesones que se desintegran en fotones al 99,9% de la velocidad de la luz. El experimento demostró que los fotones no alcanzaron la velocidad de sus fuentes y aún así viajaron a la velocidad de la luz, con . La investigación de los medios atravesados por los fotones mostró que el cambio de extinción no fue suficiente para distorsionar significativamente el resultado. [19]
También se han realizado mediciones de la velocidad de los neutrinos . Como fuentes se utilizaron mesones que viajaban casi a la velocidad de la luz. Dado que los neutrinos sólo participan en la interacción electrodébil , la extinción no juega ningún papel. Las mediciones terrestres proporcionaron límites superiores de .
El efecto Sagnac demuestra que un haz en una plataforma giratoria cubre menos distancia que el otro haz, lo que crea un cambio en el patrón de interferencia. Se ha demostrado que el experimento original de Georges Sagnac sufre efectos de extinción, pero desde entonces, también se ha demostrado que el efecto Sagnac ocurre en el vacío, donde la extinción no juega ningún papel. [20] [21]
Las predicciones de la versión de Ritz de la teoría de la emisión eran consistentes con casi todas las pruebas interferométricas terrestres, excepto aquellas que involucraban la propagación de la luz en medios en movimiento, y Ritz no consideró insuperables las dificultades presentadas por pruebas como el experimento de Fizeau . Tolman, sin embargo, señaló que un experimento de Michelson-Morley utilizando una fuente de luz extraterrestre podría proporcionar una prueba decisiva de la hipótesis de Ritz. En 1924, Rudolf Tomaschek realizó un experimento de Michelson-Morley modificado utilizando la luz de las estrellas, mientras que Dayton Miller utilizó la luz solar. Ambos experimentos fueron inconsistentes con la hipótesis de Ritz. [22]
Babcock y Bergman (1964) colocaron placas de vidrio giratorias entre los espejos de un interferómetro de camino común instalado en una configuración estática de Sagnac . Si las placas de vidrio se comportan como nuevas fuentes de luz de modo que la velocidad total de la luz que emerge de sus superficies es c + v , se esperaría un cambio en el patrón de interferencia. Sin embargo, no hubo tal efecto, lo que nuevamente confirma la relatividad especial y demuestra nuevamente la independencia de la fuente con respecto a la velocidad de la luz. Este experimento se realizó en el vacío, por lo que los efectos de extinción no deberían influir. [23]
Albert Abraham Michelson (1913) y Quirino Majorana (1918/9) realizaron experimentos con interferómetros con fuentes en reposo y espejos en movimiento (y viceversa), y demostraron que no existe dependencia de la fuente en la velocidad de la luz en el aire. La disposición de Michelson fue diseñada para distinguir entre tres posibles interacciones de los espejos en movimiento con la luz: (1) "los corpúsculos de luz se reflejan como proyectiles desde una pared elástica", (2) "la superficie del espejo actúa como una nueva fuente", (3) "la velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente". Sus resultados fueron consistentes con la independencia de la fuente de la velocidad de la luz. [24] Majorana analizó la luz de fuentes en movimiento y espejos utilizando un interferómetro de Michelson de brazo desigual que era extremadamente sensible a los cambios de longitud de onda. La teoría de la emisión afirma que el desplazamiento Doppler de la luz procedente de una fuente en movimiento representa un cambio de frecuencia sin cambio en la longitud de onda. En cambio, Majorana detectó cambios en la longitud de onda que no coincidían con la teoría de las emisiones. [25] [26]
Beckmann y Mandics (1965) [27] repitieron los experimentos del espejo móvil de Michelson (1913) y Majorana (1918) en alto vacío, y encontraron que k era inferior a 0,09. Aunque el vacío empleado fue insuficiente para descartar definitivamente la extinción como la razón de sus resultados negativos, fue suficiente para hacerla altamente improbable. La luz del espejo en movimiento pasó a través de un interferómetro de Lloyd , parte del haz recorrió un camino directo hacia la película fotográfica y otra parte se reflejó en el espejo de Lloyd. El experimento comparó la velocidad de la luz que hipotéticamente viaja a c + v desde los espejos en movimiento, con la luz reflejada que hipotéticamente viaja a c desde el espejo de Lloyd.
Las teorías de emisiones utilizan la transformación de Galileo, según la cual las coordenadas de tiempo son invariantes al cambiar de marco ("tiempo absoluto"). Así, el experimento de Ives-Stilwell , que confirma la dilatación relativista del tiempo , también refuta la teoría de la emisión de luz. Como lo muestra Howard Percy Robertson , se puede derivar la transformación completa de Lorentz cuando se considera el experimento de Ives-Stillwell junto con el experimento de Michelson-Morley y el experimento de Kennedy-Thorndike . [28]
Además, la electrodinámica cuántica sitúa la propagación de la luz en un contexto completamente diferente, pero aún relativista, que es completamente incompatible con cualquier teoría que postule una velocidad de la luz que se ve afectada por la velocidad de la fuente.
En algunos casos, si se observara el mismo componente del sistema estelar doble simultáneamente en diferentes lugares, estas "estrellas fantasmas" desaparecerían y reaparecerían en el curso de sus movimientos periódicos.
