Realizado en 1887, el experimento de Michelson-Morley ha sido llamado «el experimento fallido más exitoso de la ciencia». También se le ha llamado «el punto de partida de los aspectos teóricos de la Segunda Revolución Científica». El experimento de Michelson-Morley proporcionó una fuerte evidencia en contra de la idea de un éter luminífero (portador de luz), muy de moda entre los físicos en ese momento.
Considere cómo viajan las ondas físicas y de audio a través de los medios; un líquido o gas como agua o aire. Desde el trabajo de James Clerk Maxwell en 1861, se sabía que la luz era una onda electromagnética. Los físicos comenzaron a postular que esta onda se movía a través de un medio, hecho de partículas mucho más pequeñas que las del aire y mucho menos densas. Llamaron a esta sustancia el éter. El propio Maxwell ayudó a popularizar la noción de éter, y pronto se dio por sentado que existía el éter.
La idea del éter tenía numerosos problemas, como señalaron algunos físicos de la época. Para servir como un medio para la energía electromagnética y al mismo tiempo tener en cuenta los datos observados, el éter tenía que ser fluido, para llenar el espacio, un millón de veces más rígido que el acero, para soportar las altas frecuencias de las ondas de luz, sin masa y sin viscosidad; de lo contrario, lo haría. ralentizar los planetas en sus órbitas, transparentes – o las estrellas más distantes tendrían magnitudes aparentes cayendo más rápido que el cuadrado de la distancia, no dispersivas, incompresibles y continuas en escalas muy pequeñas. Esto era mucho pedirle a cualquier sustancia, y el éter cumplía un papel más como una muleta teórica que cualquier otra cosa.
El experimento de Michelson-Morley, realizado por Albert Michelson y Edward Morley en lo que hoy es la Universidad Case Western Reserve en Ohio, fue el principio del fin de las teorías del éter. Los físicos se dieron cuenta de que si existiera el éter, la Tierra se movería con respecto a él debido a su rotación sobre su eje, su órbita alrededor del Sol y la órbita del Sol alrededor de la galaxia. Incluso si el propio éter se moviera, sería poco probable que se moviera perfectamente al mismo ritmo que la Tierra, que varía tanto su dirección de movimiento como su velocidad con el tiempo.
El efecto esperado era un «viento de éter» que causaría ligeras variaciones en la velocidad de la luz dependiendo de la dirección en la que viajara la luz. Debido a que la velocidad de la órbita de la Tierra alrededor del Sol es solo aproximadamente una centésima parte del uno por ciento de la velocidad de la luz, se pensó que el efecto era leve. Varias configuraciones experimentales para detectar el viento de éter se habían establecido a mediados del siglo XIX, pero los instrumentos en ese momento simplemente no eran lo suficientemente precisos.
El experimento de Michelson-Morley fue diseñado para medir pequeñas variaciones en la velocidad de la luz haciendo rebotar dos haces en ángulos rectos usando espejos medio astillados y completamente reflectantes, luego recombinándolos y observando el patrón de interferencia. Si hubiera una pequeña diferencia en la velocidad de los dos haces de luz, sería evidente en el patrón de interferencia constructiva y destructiva en el elemento de detección. Para eliminar las interrupciones del experimento, todo se llevó a cabo en el sótano de un edificio de piedra y el aparato se colocó sobre una gran tablilla de mármol flotando en una piscina de mercurio. Esto permitió rotar el experimento de Michelson-Morley, y las variaciones en la velocidad del éter dependiendo de la dirección causarían un efecto medible.
Al final, se descubrió que el «efecto éter» era tan bajo que era casi indetectable, más de 10 veces menos que el efecto esperado. Fue un efecto tan leve que, teniendo en cuenta el margen de error, podría haber sido cero.
Experimentos posteriores, progresivamente más precisos, confirmaron lo que nadie quería escuchar: el éter era imaginario. La luz de alguna manera se propagó como una onda a través del vacío, y eso fue todo. El experimento de Michelson-Morley fue solo el primero en descubrir esto. Estos hallazgos prepararon el escenario para la física teórica del siglo XX, incluida la relatividad general y la teoría cuántica.
Por su trabajo en física, Albert Michelson fue galardonado con el Premio Nobel en 1907.