Bazele experimentale ale teoriei relativitatii restrānse

Īn legatura cu natura si propagarea luminii, cele mai cunoscute teorii sunt: teoria corpusculara (Newton) ("corpurile luminoase emit particule fine, care se misca īn conformitate cu legile mecanicii si declanseaza senzatii luminoase cānd ating ochiul") si teoria ondulatorie (Huygens) īn care se admite ca propagarea luminii este analoga propagarii undelor sonore prin medii materiale - adica prin antrenarea particulelor din medii.

Īn acest punct apare īntrebarea legata de modul de propagare a luminii īn vid: acesta nu contine particule 717h79h care pot fi antrenate; īn plus unda electromagnetica este o unda transversala (directiile de oscilatie ale vectorilor de cāmp si sunt perpendiculare pe directiile de propagare), or se cunostea ca undele transversale se pot propaga doar īn medii solide. Pentru a eluda aceste probleme s-a emis ipoteza eterului optic: propagarea luminii se face īntr-un mediu ipotetic, numit eter optic ale carui oscilatii permit transmiterea perturbatiilor electromagnetice. Eterul are proprietati speciale: ocupa tot spatiul (exista chiar si īn vid), este transparent, dar īn acelasi timp solid. Existenta eterului ar permite sustinere conceptelor de spatiu absolut si de miscare absoluta.

O proprietate importanta a eterului, descoperita de Fresnel īn 1818 a fost antrenarea lui de catre corpurile īn miscare. Ţinānd seama de aceasta idee Fresnel a dedus ca viteza luminii īntr-un corp care se deplaseaza cu viteza v este:

unde c este viteza luminii prin corpul īn repaus iar n este indicele de refractie al corpului. Coeficientul:

se numeste coeficientul de antrenare a eterului si a fost determinat de catre Fizeau īn 1851 īn urma unei experiente de masurare a vitezei luminii prin apa care curge, antrenānd partial eterul. Valoarea calculata a coeficientului k pentru apa (n=1,33) este k=0,434 iar cea gasita experimental de catre Fizeau k = 0,460, deci o concordanta apreciabila. Experienta lui Fizeau a fost reluata si perfectionata īn 1886 de catre Michelson si Morley, care au gasit k = 0,434.

Ipoteza antrenarii eterului potrivit formulei lui Fresnel a īnregistrat o verificare perfecta prin cercetarile astronomului englez Airy asupra aberatiilor stelelor. Īn ciuda acestor rezultate, formula (I.2) exprima un rezultat curios: indicele de refractie al unui mediu variaza cu lungimea de unda, deci ar trebui ca viteza de antrenare a eterului sa varieze de la o radiatie la alta. Ar trebui deci sa admitem nu un singur eter cosmic, ci o multitudine.

Nu numai īn optica ci si īn electromagnetism s-a simtit nevoia de a admite existenta unui mediu universal, ca suport al unor fenomene fizice fundamentale. S-a dezvoltat astfel ipoteza eterului electromagnetic - ca un mediu īn care se produc fenomenele din jurul corpurilor electrizate, respectiv magnetizate.

Descoperirea naturii electromagnetice a luminii a dus la unificarea celor doua ipoteze: exista un singur eter, mediu al fenomenelor electrice, magnetice si luminoase.

Īn 1895, Lorentz a elaborat o teorie electromagnetica īn care pleaca de la ipoteza ca eterul este complet imobil; el a tinut seama de existenta electronilor īn corpuri si a admis ca miscarea electronilor produce īn eter un cāmp electromagnetic. Pentru a pastra forma ecuatiilor cāmpului electromagnetic īn orice referential, Lorentz stabileste pentru prima data  formulele de transformare a coordonatelor spatio-temporale la trecerea de la un referential la altul īn miscare cu viteza v paralela cu Ox fata de primul:

Lorentz a mai aratat ca miscarea Pamāntului fata de eterul imobil influenteaza fenomenele de la suprafata lui. Dupa Lorentz, "vāntul eteric" care ar lua nastere prin deplasarea Pamāntului fata de eter ar fi un efect de ordinul al doilea (adica ar depinde de , unde v = 30km/s este viteza Pamāntului pe orbita īn jurul Soarelui). Pentru a-l pune īn evidenta ar trebui imaginate experiente īn teoria carora sa intervina si care sa permita masuratori suficient de precise.

Este interesant faptul ca teoria lui Lorentz regaseste formula (I.1) īn ipoteza imobilitatii eterului. Formula la care ajunge Lorentz are īnsa o semnificatie fizica complet diferita: termenul al doilea din relatia (I.1) nu mai este legat de antrenarea eterului, ci de cāmpul magnetic produs de electronii corpului īn miscare. Īn aceste conditii, singura dovada experimentala a antrenarii eterului, exprimata prin formula lui Fresnel, īsi pierde valabilitatea.

Faptul ca teoria lui Lorentz (la fel si o teorie veche a lui Stokes din 1845) īntrevede posibilitatea de a cunoaste miscarea Pamāntului fata de eterul imobil, deci miscarea absoluta a Pamāntului prin spatiu, a marit interesul cercetatorilor pentru realizarea unui dispozitiv experimental care sa permita determinarea efectelor de ordinul al doilea. Cel care a reusit a fost fizicianul american Albert Michelson - constructorul unui interferometru de mare precizie, cu o sensibilitate ridicata.