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Convicto de que seria possível aferir a velocidade da Terra em relação ao éter, Maxwell propôs um método de aferição, o qual motivou o físico Albert A. Michelson (1852-1931) a executá-lo. Com tal intento, em 1881, Michelson inicia suas

116 experimentações. Realizou experimentos com o método da interferometria visando detectar o que denominavam de vento de éter. Vale salientar que ao longo do século XIX, outros experimentos foram realizados com o intuito de se detectar o movimento da Terra em relação ao éter.

Nesse primeiro experimento, Michelson comparou o tempo para a luz ir e retornar à origem, percorrendo trajetórias em direções respectivamente paralelas e perpendiculares à direção do movimento da Terra. Michelson supôs que o tempo no percurso perpendicular ao movimento da Terra não seria afetado.

Os resultados experimentais obtidos por Michelson não revelaram variação da velocidade da luz em relação à Terra, qualquer que fosse a direção de propagação. Vale salientar que, em 1873, Michelson já havia realizado as medidas mais precisas da época em relação à velocidade da luz.

Não obtendo os resultados esperados, Michelson fundamenta-se em Stokes e dizia já haver encontrado uma experiência crucial para diferenciar o éter estacionário do éter viscoso. Georges Stokes havia demonstrado que a teoria de Fresnel previa efeitos nulos no tocante ao movimento da Terra em relação ao éter. Por isso Stokes sugeriu a hipótese de um éter viscoso, o qual teria a velocidade nula em relação à superfície da Terra. Logo, seria impossível detectar-se a velocidade da Terra em relação ao éter.

Por não constatar nenhuma variação da velocidade da luz em relação à Terra, em 1886, Michelson repete o experimento de Fizeau, que favoreceria a teoria de Fresnel.

Ainda com convicções na variação da velocidade de propagação da luz em relação à Terra, em 1887, Michelson e Edward W. Morley (1838-1923) utilizaram-se de um interferômetro mais sensível que aquele utilizado anteriormente por Michelson, esperando assim poderem detectar o chamado vento de éter.

Para aumentar a sensibilidade das medidas, Michelson e Morley assentaram o novo interferômetro sobre um sistema de placas de granito, flutuando em mercúrio líquido. O caminho ótico da luz foi aumentado através de diversas reflexões em espelhos. Através deste novo arranjo experimental, a sensibilidade do interferômetro foi aumentada em dez vezes em relação ao que havia sido utilizado por Michelson em 1881. Porém, os resultados não se alteraram, ou seja, o movimento da Terra mostrava-se nulo em relação ao éter.

Acerca dos resultados do experimento de Michelson-Morley, há uma hipótese empirista-indutivista bastante difundida no meio educacional de que teriam sido os

117 resultados negativos do mencionado experimento os responsáveis pelos fundamentos da gênese da Teoria da Relatividade Restrita, elaborada por Albert Einstein (1879-1955), inicialmente apresentada em 1905. Conforme Villani (1981), se aceita que teria sido o físico Robert Milikan o responsável pela grande difusão da mencionada hipótese empiricista- indutivista acerca do Experimento de Michelson-Morley32_{. Villani (op. cit.)}

reporta-se a uma defesa empreendida por Millikan acerca dessa perspectiva.

A teoria da Relatividade Especial pode ser considerada... essencialmente uma generalização a partir do experimento de Michelson [...] Descartando todas as concepções a priori sobre a natureza da realidade [...] Einstein tomou como ponto de partida fatos experimentais cuidadosamente testados [...] independentemente deles parecerem no momento razoáveis ou não [...] Mas este experimento [de Michelson-Morley], depois de ter sido realizado com extraordinária habilidade e refinamento pelos seus autores, deu a resposta definitiva [...] que não existe nenhuma velocidade observável da Terra em relação ao éter. Este incrível e aparentemente inexplicável fato experimental perturbou violentamente a Física do século XIX e por quase vinte anos os físicos [...] se esforçaram por torná-lo razoável. Mas Einstein nos chamou a atenção: vamos aceitá-lo como um fato experimental estabelecido e tirar as suas inevitáveis conseqüências [...] Assim nasceu a teoria da Relatividade Especial (MILLIKAN, apud VILLANI, 1981, p. 36).

Villani (1981) também reporta-se às declarações do historiador da ciência Gerald Holton, para quem, além das próprias declarações de Einstein contidas nas primeiras publicações, os parâmetros positivistas em que se situavam as idéias de Einstein, no início do século XX, teriam favorecido a gênese do ponto de vista empiricista-indutivista em relação à Teoria da Relatividade Restrita. Acerca desta questão Holton33 _assinala:

[...] parece inevitável que, durante a década que se seguiu o trabalho de Einstein de 1905 especialmente na literatura didática se desse uma união simbiótica entre o enigmático experimento de Michelson e a incrível teoria da relatividade. O

32 _{Villani (1981) também menciona outros físicos que defenderam hipóteses semelhantes as de Millikan.} Dentre eles Von Laue e Feynman.

33 _{Holton também discorre sobre outras hipóteses as quais teriam favorecido a ligação entre os resultados} inesperados do experimento de Michelson-Morley e a gênese da Teoria da Relatividade Restrita, tais como a visão filosófica experimentalista que dominava o ambiente científico da época; as próprias declarações de Einstein proferidas em suas palestras; características e finalidades dos experimentos didáticos e de divulgação científica (VILLANI, 1981).

118 indubitável resultado dos experimentos de Michelson podia ser visto como fonte de uma base experimental para a compreensão da teoria da relatividade que, por outro lado, parecia contrária ao próprio senso comum; a teoria da relatividade, por sua vez, podia fornecer uma explicação do resultado experimental de Michelson de forma não artificial ou ad-hoc, como parecia ser baseada na suposta contração de Lorentz-FitzGerald. Isto provou ser um casamento de longa duração (HOLTON, apud VILLANI, 1981, p. 37).

Apesar da difundida associação entre a gênese da Teoria da Relatividade Restrita e os experimentos de Michelson-Morley, Einstein (1983) não faz qualquer menção aos resultados do mencionado experimento, no seu artigo intitulado

Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento, publicado em 1905 (EINSTEIN, 2001).

Em suas notas autobiográficas, Einstein (1982) comenta que a Teoria da Relatividade Restrita foi decorrente de duas vertentes diferentes:

a) A partir da percepção de que quando se aplica as transformações de Galileu aos fenômenos eletromagnéticos surgem contradições. O experimento mental da perseguição do raio de luz é um exemplo. Imagine-se viajando junto com uma onda eletromagnética. Vê-se um campo elétrico e outro magnético variando senoidalmente, mas são constantes no tempo. Segundo as equações de Maxwell, a existência de tais campos não é possível. A teoria da relatividade restrita se originou das equações do campo eletromagnético de Maxwell (EINSTEIN, 1982). Isso porque, se o princípio da relatividade de Galileu for aplicado à eletrodinâmica de Maxwell, originam-se as assimetrias que não parecem inerentes aos fenômenos, haja vista que as equações de Maxwel são invariantes frente às transformações de Lorentz.

b) A partir das críticas que haviam sido feitas às idéias de espaço e tempo absolutos, notadamente aquelas que haviam sido empreendidas por Ernst Mach (1838-1916).

Os resultados experimentais que mais influenciaram Einstein na elaboração da Teoria da Relatividade Restrita parecem ter sido os resultados das observações sobre aberrações estelares e as medidas de Fizeau sobre a velocidade da luz na água em movimento. Conforme ressalta Shankland (1964), os resultados das medidas do experimento de Michelson-Morley, somente chamaram a atenção de Einstein, após 1905.

119 Apesar dos resultados negativos do experimento de Michelson-Morley acerca do movimento da Terra em relação ao éter, não significa que a hipótese do éter estacionário tenha sucumbido. Várias explicações foram abordadas com o intuito de explicar os resultados inesperados, sem, no entanto abandonar pressupostos basilares da Física Clássica.

Com o intuito de compatibilizar a ausência de franjas de interferência nas experimentações de Michelson- Morley com a existência do éter, em 1892, o físico holandês Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) sugere a hipótese de contração longitudinal dos corpos na direção do movimento através do éter. Nesta perspectiva, tentam a conciliação dos resultados de Michelson-Morley com a teoria de Fresnel. Acerca desta tentativa de conciliação, Lorentz assinala:

Ter-se-ia assim que postular que o movimento de um corpo sólido através do éter em repouso, por exemplo, o de uma vara de latão, ou o do suporte de pedra utilizada na segunda experiência, tem sobre as suas dimensões uma influência que varia com a orientação do corpo em relação à direção do movimento. /.../ é extremamente provável que a translação produza na interacção de duas moléculas ou átomos uma alteração semelhante à que produz nas atracções ou repulsões entre partículas com cargas (LORENTZ, 2001a, p. 8-9).

Lorentz (2001a) desenvolveu uma equação que avaliava a contração longitudinal do corpo em movimento, oferecendo à mesma um resultado aproximado até segunda ordem da relação v/c.

L = Lo (1 - (v2/2c2)1/2 (1)

No segundo trabalho apresentou uma segunda equação para a contração longitudinal dos corpos em movimento através do éter.

L = Lo (1 - v2/c2)1/2 (2)

Inicialmente, a equação de Lorentz era utilizada apenas para se aferir a contração dos objetos macroscópicos. Posteriormente, assumiu que a mesma deveria ser utilizada também em relação à contração dos objetos microscópicos, tais como o elétron. A partir de tal teoria, por volta de 1894, desenvolve uma nova teoria do elétron, o qual não era esférico, mas contraído.

Em 1895, Lorentz propôs uma explicação a partir da deformação dos elétrons. Considerou que elétrons em repouso em relação ao éter seriam tidos como esferas rígidas. No entanto, quando esses elétrons encontravam-se submetidos ao movimento de

120 translação, a forma esférica inicial seria transformada em uma forma elipsoidal (LORENTZ, 2001b).

As equações básicas de Maxwell eram válidas em relação ao éter. Como seriam essas equações em relação a outros referenciais? Se as equações fossem válidas em todos os referenciais, seria possível identificar se um sistema está se movendo em relação ao éter.

Também com o intuito de “salvar” a teoria que previa a existência do éter, o físico irlandês G. F. Fitzgerald (1851-1901) também desenvolve estudos independentes daqueles empreendidos por Lorentz e propõe a contração dos objetos da direção do movimento. Assim sugere que o braço do interferômetro se contraia na direção do movimento da Terra por um fator, tal que, tornava igual os tempos de propagação dos sinais luminosos nos trechos referentes aos dois braços do interferômetro.

A partir da última perspectiva, a compensação advinda da contração do braço de interferômetro na direção do movimento e os efeitos da velocidade da Terra, impediam a manifestação das franjas de interferência da luz.

Com base no contexto acima, a teoria da contração longitudinal dos corpos de Fritzgerald-Lorentz é freqüentemente considerada como uma hipótese ad hoc, a qual foi elaborada no sentido de explicar resultados não previstos para explicar a ausência de franjas de interferência no experimento de Michelson-Morley.

Também sobre os efeitos da velocidade na variação do comprimento dos corpos, Martins (2005a) cita as constatações de Georg Frederic Charles Searle (1864- 1954), obtidas em 1896, a partir do estudo do campo das cargas elétricas. Searle contatou que o campo de uma carga em movimento rápido é igual ao campo de uma carga em forma de elipsóide, porém, com o comprimento reduzido na direção do movimento por um fator (1-v2_/c2₎1/2_.