thumb|350px|A) Interferómetro de Fizeau para medir la adición de la velocidad del agua con la velocidad de la luz. thumb|350px|B) Interferómetro de Fizeau para medir el efecto del movimiento del fluido sobre la velocidad de luz. En retrospectiva, viajando históricamente a la época preeisteniana, se observa que no solo los físicos defensores de la naturaleza ondulatoria de la luz creía en la existencia del éter cósmico, sino que también lo creían aquellos pertenecientes a las otras ramas de la física, dado que el éter explicaba algunas propiedades térmicas, de manera muy semejante, como en la actualidad, lo hacen los fonones, según lo exponen los físicos rusos, Isaac Kikoin y Abraham Kikoin,Física Molecular. Autores: Isaac y Abraham KIKOIN. Editorial Mir. Moscú – Impreso en la URSS (página 528). al indicar que el movimiento molecular térmico está condicionado a la presencia o ausencia del fonón. De modo que para el cero absoluto los fonones no están presentes, y que, con el aumento de la temperatura crece su número, pero no en forma lineal sino que, para temperaturas bajas, lo hace proporcionalmente al cubo de la temperatura.
Los textos de estudio de esa época decían al respecto:
En efecto, cuando la física todavía no había pasado el umbral de la Teoría de la relatividad, ni menos aún, el correspondiente a la mecánica cuántica, se podía leer en la Enciclopedia Británica, un artículo respecto de la existencia del éter que decía así:
Sustancia propuesta por Maxwell, que hoy, en muy ínfima parte podría ser semejante a la materia oscura, dado que se trata de una "materia hipotética" de composición desconocida, que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede "inferirse" a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible. La "materia oscura" constituye la gran mayoría de la masa existente en el Universo observable.
El éter, también constituía el medio a través del cual se propagaban las ondas luminosas en el espacio. Postulado al cual, el físico francés Jean B. Foucault se adhería, dado que él en el año 1850 demostró que la velocidad de propagación de la luz era menor en un medio más denso, de donde dedujo que la luz no podría ser corpuscular como —anteriormente— lo había propuesto Newton, sino que, a su enterder sugirió que la naturaleza de la luz debía ser necesariamente de carácter ondulatorio.
William Pepperell Montague,Los Caminos de las Cosas. Autor William Pepperell Montague. Editorial Sudamericana. Buenos Aires – Argentina. relata que el espacio preinsteniano era estático e infinito en todas direcciones, pero su asombrosa grandeza quedaba compensada por su simplicidad. Además, estaba lleno de una sustancia inmóvil, invisible y continua, llamado éter, que conducía las ondas luminosas de estrella a estrella y de átomo a átomo, y a través de este pacífico océano nadaban todos los cuerpos como peces. Se suponía que con experimentos adecuados se podría descubrir la dirección y la velocidad con que se movía nuestro planeta y todo el sistema solar respecto al éter inmóvil.
Naturalmente, en ese espacio euclídeo no sólo había materia y energía, sino también el tiempo infinito, que era independiente del espacio y de la naturaleza aún más simple. De hecho, este tiempo antiguo era tan simple y evidente que no hacía falta hablar de él. Cuando dos cuerpos se atraían mutuamente hasta chocar, se alejaban por rebote, pero no tan aprisa como se habían reunido. Alguna parte de su movimiento o energía pasaba primero a las partículas que los componían y después al éter que los rodeaba, donde se disipaba en forma de onda de luz o de calor radiante. El resultado final era el que podía esperarse: el desenlace de un relato en el cual toda la materia se habría de concentrar en un montón inerte y la energía degradada en forma de radiación se extendería para siempre a través del mar sin orillas del éter vacío. Parecía que el viejo mundo corría hacia su terminación.
Visiones contrarias: éter arrastrado o éter inmóvil La comunidad científica de aquella época estaba dividía en dos cofradías: una seguidora de la hipótesis de que el éter era arrastrado por la atmósfera de la Tierra, y la otra seguidora de la hipótesis de que el éter permanecía inmóvil en el espacio. (Monitor página 5164). MONITOR “Enciclopedia Salvat para todos”. Edición (1965) Salvat S.A. de Ediciones Pamplona e Instituto Geográfico de Agostini. Novara – España e Italia.
Determinar qué sucedía con la velocidad de la luz que se desplazaba a través del éter inmóvil o por el éter arrastrado, pasó a ser una interrogante que se debía dilucidar. Con esa finalidad, en el año 1851, Fizeau presentó su interferómetro a la comunidad científica, el que permitía experimentar —a través de una analogía— con las dos alternativas propuestas por los físicos de aquella época, esto es, visualizar la situación en presencia de un sucedáneo del “éter cósmico inmóvil”, a través del cual se desplazaba la Tierra, y también con un reemplazo del “éter cósmico móvil”, que era arrastrado por la atmósfera terrestre.
El razonamiento empleado por Fizeau fue que, en el espacio, el paso de las ondas luminosas lo hacen a través del éter, y en su laboratorio lo harían por el agua.
Fizeau, concluyó que para el observador situado en el sistema de referencia (la Tierra), la situación se invertía dada la perspectiva del observador, ya que para este el “éter cósmico móvil”, al desplazarse a la misma velocidad que el observador, este lo visualizaría como un «éter atmosférico inmóvil», y al cósmico inmóvil lo vería como «éter atmosférico móvil». Fue en tales condiciones que en su interferómetro Fizeau reemplazó «al éter cósmico inmóvil» por agua en circulación, y al «éter cósmico móvil» por agua en reposo.
Fizeau consideró que: = es la fuente que suministra la luz. = son semiespejos. = son dos partes idénticas de un tubos de cristal transparente conteniendo agua, la que puede estar en movimiento o en reposo. = es la velocidad del agua Δ, al interior del tubo. = es la velocidad de la luz en el agua.
En el experimento de Fizeau, el rayo de luz inicia su camino partiendo desde la fuente luminosa , en dirección al primer semiespejo el cual se encarga, no solo de dividir el rayo en dos porciones y , sino que, a la vez se encarga de enviarlos en ángulo recto, uno con respecto del otro.
La porción del rayo de luz subdividido viaja a través del tubo con destino al semiespejo para luego seguir su trayectoria a través del el aire con destino al semiespejo .
La otra porción del rayo en cuestión, lo hace por el aire con destino al semiespejo , para luego hacerlo a través del tubo con destino el semiespejo .
A partir del semiespejo , las porciones y , viajaran en paralelo y con destino al observador.
Cada porción del rayo de luz subdividido, recorre idéntica distancia, y en su trayectoria atraviesa la misma porción de aire, cristal y agua. En efecto, aun cuando el agua esté en reposo o en movimiento, ambas porciones de rayos recorren la misma distancia.
Escenario uno Sean dos partes idénticas de un tubo de cristal transparente conteniendo agua. En donde
Sea la longitud de la porción del tubo por donde circula el fluido. En este caso, el agua que viaja de derecha a izquierda a una velocidad y el haz de luz de izquierda a derecha que viaja a una velocidad . En donde
Para tal evento, el tiempo empleado por el haz de luz que viaja en contra de la corriente de agua estaría dado por:
Escenario dos Sean dos partes idénticas de un tubo de cristal transparente conteniendo agua. En donde
Sea la longitud de la porción del tubo por donde circula el fluido. En este caso, el agua que viaja de izquierda a derecha a una velocidad y el haz de luz de izquierda a derecha que viaja a una velocidad . En donde
Para tal evento, el tiempo empleado por el haz de luz que viaja a favor de la corriente de agua estaría dado por:
En donde es diferente a , dado que es diferente a .
Escenario tres Sean dos partes idénticas de un tubo de cristal transparente conteniendo agua. En donde
Sea la longitud de la porción del tubo por donde no circula el fluido. En este caso, el agua no viaja, y por lo mismo su velocidad y el haz de luz derecha a izquierdaq viaja a una velocidad . En donde
Sea la longitud de la porción del tubo por donde no circula el fluido. En este caso, el agua no viaja, por lo cual, su velocidad y el haz de luz de izquierda a derecha que viaja a una velocidad . En donde
Para tal evento, el tiempo empleado por el haz de luz que viaja, en el agua sin movimiento estaría dado por:
Para tal evento, el tiempo empleado por el haz de luz que viaja en el agua sin movimiento estaría dado por:
En donde es igual a , dado que es igual a .
Si el fluido no tine velocidad no existe adición de la velocidad.
Conclusión Cuando - dentro de los tubos - el agua se encuentra en reposo con respecto al marco de referencia del observador, las dos porciones del rayo de luz subdividido y llegan simultáneamente y en fase hasta el observador y , dado que con el agua en reposo su velocidad , con respecto al marco de referencia del observador.
Sin embargo, cuando se hace circular agua al interior de ambos tubos las porción de rayos llegan desfasadas al observador, dado que la velocidad de la porción del rayo de luz se frena y la porción se acelera , cumpliéndose así el «Principio de Adición de velocidades de Galileo», ya que en este caso se adiciona de manera algebraica la velocidad de la luz con la del agua , dado que según el citado principio de Galileo, la velocidad de un objeto se mide en relación con un sistema de referencia dado.
En el interferómetro de FIZEAU, se observaron dos efectos: El primero, con el agua en reposo, no se observaron franjas de interferencias, considerando que en este caso, el agua, el interferómetro, el observador, etc., se encuentran dentro del mismo sistema de referencia. En efecto, para este caso no hay desplazamiento de las franjas de interferencias obteniéndose un resultado semejante al que entregó el interferómetro de Michelson y Morley, dado que vectorialmente hablando no existe nada que adicionar a la velocidad de la luz. Pero ello no es nuevo. Fue Galileo que en el “Dialogo dei Massimi Sistemi”, expuso lo que hoy se conoce como “PRINCIPIO DE RELATIVIDAD DE GALILEO”: «Encerraos con algún amigo en la mayor habitación que haya bajo cubierta en algún gran navío y procurad tener allí moscas, mariposas y algunos animales voladores de ese tipo; disponed también de un gran recipiente con agua y con pequeños peces dentro del mismo… y, mientras la nave se encuentra parada, observad cuidadosamente cómo aquellos animalitos que vuelan con igual velocidad se dirigen hacia las distintas partes de la habitación; se podrá apreciar que los peces nadan indiferentemente en todos los sentidos… Una vez observadas cuidadosamente todas estas cosas, aunque no exista duda alguna de que mientras la nave está quieta debe suceder así, haced mover el navío con la velocidad que se quiera y (siempre que el movimiento sea uniforme y no fluctúe de un lado a otro) no reconoceréis el mínimo cambio en todos aquellos efectos mencionados, ni por ninguno de ellos podréis saber si la nave camina o está parada.»