O éter

   Se a luz é uma onda, então para a maioria dos cientistas, até o início do século vinte, alguma coisa deveria estar vibrando. No caso das ondas aquáticas, por exemplo, as moléculas de água executam um movimento para cima e para baixo; no caso das ondas sonoras, os átomos ou moléculas executam um movimento para frente e para trás.

   Portanto, no caso da luz, alguma coisa deveria estar presente no vácuo (espaço vazio); alguma coisa que deveria se mover para cima e para baixo ou para frente e para trás para possibilitar a propagação da luz através do espaço.

   Esta coisa não interfere de maneira detectável com o movimento dos corpos celestes. Assim, parecia razoável supor que esta coisa seria similar a um gás rarefeito. Este “gás” extremamente rarefeito que deveria preencher o vácuo (ou espaço vazio) foi chamado de éter. Esta palavra foi primeiramente usada por Aristóteles para descrever a substância que constituiria os corpos celestes.

   A força gravitacional também deveria ser transmitida através de um éter que poderia ser idêntico ou diferente do éter que transmite a luz. Para especificar o tipo de éter que deveria transmitir a luz (supondo a existência de mais de um tipo de éter) usava-se o termo éter luminífero (“portador da luz” ou que “propaga a luz”) que se tornou popular no século dezenove.

Ondas transversais

   A questão da propagação da luz através de um éter tornou importante a diferença na propagação de ondas transversais e longitudinais. Ondas longitudinais se propagam em meios sólidos, líquidos e gasosos. Mas, as ondas transversais só podem ser conduzidas através de meios sólidos ou como ocorre nas superfícies dos líquidos, onde a força restauradora é a da gravidade.

   As ondas transversais não podem se propagar em um meio gasoso ou líquido. Por este motivo, os primeiros a proporem uma teoria ondulatória para a luz, supondo que o éter seria uma espécie de gás, também admitiram que a luz devesse ser constituída por ondas longitudinais que podem se propagar através de um gás. Pois, as ondas transversais não de propagam através de um meio gasoso.

   Quando o fenômeno da polarização indicou que a luz consistia de ondas transversais, o conceito de éter teve que sofrer uma revisão drástica. O éter deveria ser sólido para transportar ondas transversais de luz, isto é, o éter deveria ser uma substância com cada parte fixa em seu lugar.

   Neste caso, se uma parte do éter fosse distorcida perpendicularmente à direção de propagação do feixe de luz (como deve ser, caso a luz seja constituída por ondas transversais), então as forças de restauração tendem a puxar esta parte distorcida para sua posição original (posição de equilíbrio).

   A parte distorcida, ao retornar, ultrapassa a posição original e gera uma distorção no sentido oposto, e assim por diante. (Isto acontece, por exemplo, no caso de ondas aquáticas na superfície de um lago, onde a gravidade desempenha o papel de força restauradora).

   Assim, os movimentos vibratórios do éter na direção perpendicular à direção de propagação formariam as ondas de luz. Além disso, a rapidez com que uma onda transversal se propaga através de um dado meio depende da intensidade da força de restauração na região deformada deste meio.

Propriedades contraditórias

   Quanto maior for esta força restauradora, mais rápida será a propagação de uma onda transversal através do meio. Como a luz se propaga com uma velocidade de quase 300.000.000m/s, esta força de restauração do éter foi calculada e a conclusão é que ela deve ser maior que a força de restauração do aço.

   Conclusão, o éter luminífero deve ser ao mesmo tempo similar a um gás extremamente tênue e possuir uma rigidez maior que a do aço. É difícil imaginar uma substância que combine essas duas propriedades, mesmo assim, durante a segunda metade do século dezenove os físicos se esforçaram para obter os efeitos de um gás rígido e, assim, poder confirmar a sua existência.

No século dezenove, os cientistas trabalharam com a hipótese da existência do éter por duas razões:

Primeira, parecia não haver alternativa, se a luz é constituída por ondas transversais;

Segunda, o éter era o meio de referência (ponto de referência) em relação ao qual a velocidade da luz é medida.

(A segunda possibilidade é similar ao que ocorre com o som, pois usualmente se determina a velocidade do som em relação ao ar, que é o meio de propagação das ondas sonoras).