Las primeras medidas de la velocidad de la luz

Hay fenómenos naturales que no resultan evidentes para los sentidos. Pongamos por ejemplo el movimiento de la Tierra, el cual resulta completamente imperceptible; incluso el simple hecho de considerar nuestro planeta con una forma esférica, y no plana, escapa a una primera mirada, debemos usar nuestro intelecto para interpretar las señales que nos manda la naturaleza y que trazan esa imagen.

El caso del que voy a hablar es el de la velocidad de la luz, concepto que se consideró absurdo durante mucho tiempo, siendo tan evidentemente instantáneo.

La luz como influencia

Uno de los primeros investigadores en el campo de la óptica fue, el infravalorado en ocasiones, Alhacén, el gran físico árabe que en el siglo IX estudió los fenómenos ópticos y que consideraba la luz del mismo modo que los antiguos griegos, como una influencia que se transmitía de forma inmediata en el espacio, como el bastón de un ciego que le permite interactuar con los cuerpos para sentirlos en el momento en que dirige el bastón hacia ellos, como una "influencia" instantánea.

Galileo Galilei fue uno de los primeros en tratar de determinar si la velocidad de la luz era una cantidad finita, aunque el experimento que eligió no fue el más afortunado. Galileo y un ayudante se subieron a lo alto de sendas montañas con unos faros. Cuando el compañero del científico le veía destapar su foco debía hacer lo mismo, de modo que Galileo pudiese cronometrar el tiempo que tardaba la luz en hacer el recorrido de una milla (1,6 km).

Pero por supuesto, el experimento resultó infructuoso, y tan sólo le llevó a la conclusión de que si la luz no se desplazaba a una velocidad infinita, su velocidad debía ser tremendamente alta.

La velocidad de la luz es finita

Los trabajos de óptica de Huygens en 1678 (no publicados hasta 1690) fueron los que llevaron a cuestionar esta idea. Huygens desarrolló una nueva teoría sobre la luz a partir del estudio que estaba realizando sobre algunos de los problemas surgidos al construir telescopios, como por ejemplo la aberración cromática.

Lo tremendamente novedoso fue que consideró que la velocidad de la luz dependía de la densidad del medio en que se desplazase, en un medio más denso se movía a más velocidad que en un medio menos denso, estos trabajos fueron los que inspiraron a Ole Roemer, un danés que coincidió con Huygens en la Academia Francesa y fue tutor del Delfín de Francia.

La observación de Roemer resultó clave para poder medir con cierta fiabilidad las variaciones temporales existentes entre el momento esperado para un eclipse de uno de los satélites de Júpiter y el momento real del suceso. ¿A qué se debía esa diferencia? A la mayor distancia de la Tierra, cuando la Tierra está más lejos de Júpiter, la luz que nos permite observar los eclipses tarda más en llegar, y ¿qué quiere decir eso? Pues que su velocidad no es infinita, si así lo fuese sería independiente de la distancia.

Así pues, en el año 1675 Roemer predijo que el eclipse de uno de los satélites de Júpiter se produciría diez minutos más tarde de lo previsto, como así fue, lo que causó sensación en ese momento. Utilizando los datos existentes en ese momento para la órbita de la Tierra, calculó una velocidad de la luz de 225 mil kilómetros por segundo, un cálculo que si repetimos hoy en día con los valores más exactos que manejamos nos daría 298 mil kilómetros por segundo.

La medida de Fizeau

A partir de ese momento las medidas que se sucedieron fueron mejorando más y más la forma de calcular la velocidad de la luz, Bradley en 1728 inspirado por el fenómeno de la aberración estelar, obtuvo un valor de 301 mil km/s. Bradley observó que debido al movimiento de la tierra cambiaba la posición aparente de las estrellas en el firmamento, y conocida la velocidad de la Tierra en su órbita, pudo calcular este valor para la velocidad de la luz.

Uno de los métodos de medida más ocurrentes fue el diseñado por Fizeau en 1849. Hizo pasar un haz de luz a través de un orificio practicado en una rueda que giraba, de modo que la luz recorriese una trayectoria de 8 km. entre la cima de la colina de Suresnes y Montmartre para reflejarse en un espejo y volver, entrando a través de otro orificio de la rueda. Por supuesto, esto sólo funcionaba si la rueda giraba a la velocidad adecuada, conocido este valor pudo calcular un valor de 313.300 km/s para la luz, tan solo con un 15% de error con respecto al valor actual. Un método en mi opinión realmente original, y tal vez inspirado por la primera medida realizada por Galileo.

El desarrollo tecnológico acontecido en los siguientes años permitió mejorar enormemente estas medidas, hasta llegar al valor aceptado hoy día de 299.792,45 km/s, y para comprobarlo tan solo necesitamos una barra de chocolate y un microondas.

¿Conocías estas experiencias para la medida de la velocidad de la luz? ¿Conoces algunas de las medidas más recientes realizadas?