Albert Abraham Michelson: O homem que não encontrou nada

Em 1887, em Cleveland, Michelson e Edward Morley construíram um instrumento suficientemente sensível para detectar o movimento da Terra através do éter luminífero — o meio invisível que a física do século XIX supunha ser o meio de propagação da luz. Não encontraram movimento algum. O resultado nulo é um dos mais importantes da história da ciência, e o seu autor passou o resto da vida a fazer o que sempre fizera: medir coisas com mais exactidão do que qualquer pessoa antes dele.

De Strzelno a Virginia City

Nasceu a 19 de dezembro de 1852 em Strelno, então na Prússia e agora Strzelno na Polónia, no seio de uma família judaica polaca que emigrou para os Estados Unidos quando ele era uma criança pequena. O seu pai geria uma loja e o rapaz cresceu nas duras cidades mineiras do Oeste americano — Murphy's Camp na Califórnia, Virginia City no Nevada. Para o ensino secundário, viveu em São Francisco com uma tia, Henriette Levy, terminando a escola pública em 1869. A sua irmã Miriam tornou-se romancista. A família não era religiosa; Michelson permaneceu agnóstico toda a sua vida.

Uma nomeação do Presidente Grant

Em 1869, recebeu uma nomeação especial para a Academia Naval dos Estados Unidos do Presidente Ulysses S. Grant. Durante quatro anos como aspirante a oficial, destacou-se em ótica, calor, climatologia e desenho técnico, licenciando-se como guarda-marinha em 1873. Seguiram-se dois anos de serviço no mar nas Índias Ocidentais e, depois, o regresso a Annapolis em 1875 para ensinar física e química.

Foi aí, em 1877, que uma demonstração de aula se transformou numa carreira. Instado a mostrar aos alunos como a velocidade da luz podia ser medida, Michelson melhorou o aparelho de forma tão eficaz que, em 1879, publicou um valor formal: 299 910 quilómetros por segundo, mais ou menos 50. Nesse ano, foi destacado para o Nautical Almanac Office em Washington para trabalhar com Simon Newcomb, e depois foi para a Europa — Berlim, Heidelberg, Collège de France, École Polytechnique — antes de renunciar à sua comissão.

À procura da luz

A velocidade da luz tornou-se o eixo da sua vida. O seu valor de 1883 foi de 299 853 ± 60 km/s. Entre 1920 e 1926, fez passar um feixe entre o Observatório do Monte Wilson e Lookout Mountain, a trinta e cinco quilómetros de distância, e obteve 299 796 ± 4 — uma precisão que teria sido inimaginável para o seu eu mais jovem, embora o sismo de Santa Bárbara de 1925 possa ter deslocado a base de referência debaixo dele. A sua última campanha, iniciada em 1929, fez passar a luz através de um tubo evacuado perto de Santa Ana. Morreu com apenas 36 de uma série planeada de 233 medições concluídas; o resultado, 299 774 ± 11 km/s, foi publicado em 1935, quatro anos após a sua morte. Ao longo de cinquenta anos, reduziu a incerteza na constante fundamental do universo de cinquenta quilómetros por segundo para onze.

O instrumento que tornou isto possível era da sua própria autoria. Em 1881, construiu o interferómetro, que divide um feixe de luz em dois, envia as metades por caminhos perpendiculares e volta a combiná-las de modo a que as franjas de interferência revelem diferenças no comprimento do caminho muito mais pequenas do que um comprimento de onda.

O resultado nulo mais famoso da ciência

Nomeado para a Case School of Applied Science em Cleveland em 1883, aperfeiçoou o interferómetro e, em 1887, juntou forças com Edward Morley, da vizinha Western Reserve University. A lógica era simples: se a Terra atravessa um éter estacionário, a luz enviada na direção do movimento deveria demorar mais tempo a regressar do que a luz enviada perpendicularmente. Rode o aparelho e as franjas deverão deslocar-se.

Não se deslocaram. A experiência foi chamada a demonstração canónica de que não existe éter detectável. Hendrik Lorentz respondeu criando as equações de contração que se tornariam parte da matemática da relatividade especial. A questão de saber se isso influenciou diretamente Einstein é menos clara do que a lenda sugere; o próprio Einstein disse: "Eu não estava consciente de que isso me tinha influenciado diretamente... Suponho que tomei como garantido que era verdade". Michelson, por seu lado, tinha decidido medir o éter, não aboli-lo, e nunca se adaptou totalmente ao mundo relativista que a sua experiência ajudou a inaugurar.

Chicago e o primeiro Nobel americano

Mudou-se para a Clark University em Worcester em 1890 e, em 1892, para a nova Universidade de Chicago, onde foi professor fundador e primeiro chefe do departamento de física até à sua reforma em 1929. Foi presidente da American Physical Society em 1900, da American Association for the Advancement of Science em 1910-11 e da National Academy of Sciences de 1923 a 1927. Reingressou na Marinha durante a Primeira Guerra Mundial e concebeu um telémetro; construiu também o espectroscópio de echelón, um instrumento de alta resolução para dividir linhas espectrais.

Em 1907, tornou-se o primeiro americano a ganhar um Prémio Nobel numa das ciências. As medalhas acumularam-se: Rumford (1888), Matteucci (1903), Copley (1907), Elliott Cresson (1912), Henry Draper (1916), a Medalha Albert da Royal Society (1920), o Prix Jules Janssen (1922), a Medalha de Ouro da Royal Astronomical Society e a Medalha Franklin (ambas em 1923).

Medir uma estrela

Em 1920, com Francis G. Pease no Monte Wilson, fez algo que ninguém tinha feito: mediu o diâmetro de uma estrela que não o Sol. Utilizando um arranjo de periscópio que enviava luz de duas sub-pupilas a seis metros de distância para a pupila principal do telescópio Hooker de 100 polegadas, resolveram a gigante vermelha Betelgeuse. Todos os grandes conjuntos interferométricos que funcionam hoje — o VLTI no Chile, CHARA no Monte Wilson, o NPOI da Marinha — descendem desse arranjo.

Por que Albert é chamado de génio

A qualidade em questão não é a intuição teórica; Michelson não propôs leis nem escreveu equações que levem o seu nome. É a imaginação instrumental — a capacidade de ver que uma questão que outros tratavam como insolúvel era, na verdade, um problema de construir uma régua melhor, e depois construí-la. O interferómetro foi uma ideia genuinamente nova sobre como comparar duas quantidades e transformou uma questão cosmológica abstrata em franjas que uma pessoa podia contar a olho nu. Essa mesma faculdade produziu o espectroscópio de echelón, o telémetro naval e o interferómetro estelar, e continuou a reduzir as margens de erro na velocidade da luz durante meio século.

O comité Nobel homenageou exatamente isto: os instrumentos primeiro, os resultados depois. Foi o primeiro cientista americano que os seus pares europeus trataram como um igual, e as presidências de três organismos nacionais indicam que os seus colegas também o consideravam assim.

O contra-argumento honesto é que Michelson não compreendeu o significado do seu resultado mais famoso. Estava à caça do éter e ficou desapontado por não o encontrar; Lorentz e Einstein forneceram o significado. Segundo as suas próprias palavras, era movido menos por grandes questões do que pelo prazer — quando lhe perguntaram por que estudava a luz, diz-se que respondeu "porque é muito divertido". Chame-lhe o maior experimentalista do seu tempo em vez de um dos seus grandes teóricos, e o registo encaixa sem esforço.

Legado

Morreu em Pasadena a 9 de maio de 1931, com setenta e oito anos, com a sua última experiência sobre a velocidade da luz inacabada. O seu nome está em edifícios da Universidade de Chicago, da Case Western Reserve e da Academia Naval, no Laboratório Michelson na estação de armas navais em China Lake, e no Prémio e série de conferências Michelson-Morley na Case Western. O monumento maior é processual. O interferómetro que construiu em 1881 para perseguir um meio que não existia é agora equipamento padrão onde quer que os físicos precisem de comparar dois comprimentos com uma precisão impossível, e o conjunto que improvisou no Monte Wilson em 1920 é o antepassado de todos os telescópios que resolvem uma estrela como um disco em vez de um ponto.