Disputa de prioridad de la relatividad - Relativity priority dispute

Albert Einstein presentó las teorías de la relatividad especial y la relatividad general en publicaciones que no contenían referencias formales a la literatura anterior, o que se referían solo a un pequeño número de sus predecesores para obtener resultados fundamentales en los que basó sus teorías, sobre todo en el trabajo de Henri. Poincaré y Hendrik Lorentz para la relatividad especial, y al trabajo de David Hilbert , Carl F. Gauss , Bernhard Riemann y Ernst Mach para la relatividad general. Posteriormente, se han presentado afirmaciones sobre ambas teorías, afirmando que fueron formuladas, total o parcialmente, por otros antes de Einstein. La cuestión es hasta qué punto se debe acreditar a Einstein y a varios otros individuos por la formulación de estas teorías, basadas en consideraciones prioritarias .

Varios académicos han cuestionado aspectos del trabajo de Einstein, Henri Poincaré y Lorentz que condujeron a la publicación de las teorías en 1905. Las preguntas planteadas por estos académicos incluyen preguntar hasta qué punto Einstein estaba familiarizado con el trabajo de Poincaré, si Einstein estaba familiarizado con el de 1904 de Lorentz. artículo o una revisión del mismo, y qué tan de cerca Einstein siguió a otros físicos en ese momento. Se sabe que Einstein estaba familiarizado con el artículo de 1902 de Poincaré [Poi02], pero no se sabe hasta qué punto estaba familiarizado con otro trabajo de Poincaré en 1905. Sin embargo, se sabe que conoció [Poi00] en 1906, porque lo citó en [Ein06]. El artículo de Lorentz de 1904 [Lor04] contenía las transformaciones que llevaban su nombre que aparecían en Annalen der Physik. Algunos autores afirman que Einstein trabajó en relativo aislamiento y con acceso restringido a la literatura de física en 1905. Otros, sin embargo, no están de acuerdo; un amigo personal de Einstein, Maurice Solovine , reconoció que él y Einstein estudiaron minuciosamente el libro de 1902 de Poincaré, manteniéndolos “sin aliento durante semanas enteras” [Rot06]. También se ha planteado la cuestión de si la esposa de Einstein, Mileva Marić, contribuyó al trabajo de Einstein, pero la mayoría de los estudiosos del tema dicen que no hay evidencia sustancial de que ella haya hecho contribuciones significativas.

Fondo

En la historia de la relatividad especial , los nombres más importantes que se mencionan en las discusiones sobre la distribución del crédito son Albert Einstein , Hendrik Lorentz , Henri Poincaré y Hermann Minkowski . También se da consideración a muchos otros científicos ya sea por anticipaciones de algunos aspectos de la teoría, o bien por contribuciones al desarrollo o elaboración de la teoría. Estos incluyen a Woldemar Voigt , August Föppl , Joseph Larmor , Emil Cohn , Friedrich Hasenöhrl , Max Planck , Max von Laue , Gilbert Newton Lewis y Richard Chase Tolman , entre otros. Además, existen polémicas sobre supuestas contribuciones de otros como Olinto De Pretto quien según algunos estudiosos matemáticos no creó la relatividad pero fue el primero en utilizar la ecuación. También la primera esposa de Einstein, Mileva Marić , aunque su contribución no se considera que tenga ningún fundamento según los estudiosos serios.

En su Historia de las teorías del éter y la electricidad de 1953, ET Whittaker afirmó que la relatividad es la creación de Poincaré y Lorentz y atribuye a los artículos de Einstein poca importancia. Sin embargo, la mayoría de los historiadores de la ciencia, como Gerald Holton , Arthur I. Miller , Abraham Pais , John Stachel u Olivier Darrigol tienen otros puntos de vista. Admiten que Lorentz y Poincaré desarrollaron las matemáticas de la relatividad especial, y muchos científicos hablaron originalmente sobre la "teoría de Lorentz-Einstein". Pero argumentan que fue Einstein quien eliminó por completo el éter clásico y demostró la relatividad del espacio y el tiempo. También argumentan que Poincaré demostró la relatividad del espacio y el tiempo solo en sus escritos filosóficos , pero en sus trabajos físicos mantuvo el éter como un marco de referencia privilegiado que es perfectamente indetectable, y continuó (como Lorentz) para distinguir entre lo "real". longitudes y tiempos medidos por observadores en reposo dentro del éter, y longitudes y tiempos "aparentes" medidos por observadores en movimiento dentro del éter. Darrigol resume:

La mayoría de los componentes del artículo de Einstein aparecieron en trabajos anteriores de otros sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento. Poincaré y Alfred Bucherer tenían el principio de relatividad. Lorentz y Larmor tuvieron la mayoría de las transformaciones de Lorentz, Poincaré las tuvo todas. Cohn y Bucherer rechazaron el éter. Poincaré, Cohn y Abraham tenían una interpretación física de la hora local de Lorentz. Larmor y Cohn aludieron a la dilatación del tiempo. Lorentz y Poincaré tenían la dinámica relativista del electrón. Ninguno de estos autores, sin embargo, se atrevió a reformar los conceptos de espacio y tiempo. Ninguno de ellos imaginó una nueva cinemática basada en dos postulados. Ninguno de ellos derivó las transformaciones de Lorentz sobre esta base. Ninguno de ellos comprendió completamente las implicaciones físicas de estas transformaciones. Todo fue la hazaña única de Einstein.

Hechos indiscutibles

Los siguientes hechos están bien establecidos y son referenciables:

• En 1889, ([Poi89]), Henri Poincaré argumentó que el éter podría ser inobservable, en cuyo caso la existencia del éter es una cuestión metafísica, y sugirió que algún día el concepto de éter sería desechado por inútil. Sin embargo, en el mismo libro (Cap. 10) consideró el éter como una "hipótesis conveniente" y continuó usando el concepto también en libros posteriores en 1908 ([Poi08], Libro 3) y 1912 ([Poi13], Ch. 6 ).
• En 1895, Poincaré argumentó que resultados como los obtenidos por Michelson y Morley ( experimento de Michelson-Morley ) muestran que parece imposible detectar el movimiento absoluto de la materia o el movimiento relativo de la materia en relación con el éter. En 1900 [Poi00] llamó a esto el Principio del Movimiento Relativo, es decir, que las leyes del movimiento deberían ser las mismas en todos los marcos inerciales. Los términos alternativos utilizados por Poincaré fueron "relatividad del espacio" y "principio de relatividad". En 1904 amplió ese principio diciendo: "El principio de relatividad, según el cual las leyes de los fenómenos físicos deben ser las mismas para un observador estacionario que para uno llevado en un movimiento uniforme de traslación, de modo que no tengamos medios, y no puede tener ninguno, de determinar si estamos siendo arrastrados o no en tal movimiento ". Sin embargo, también afirmó que no sabemos si este principio resultará cierto, pero que es interesante determinar qué implica el principio.
• En ([Poi00]), Poincaré publicó un artículo en el que decía que la radiación podría considerarse como un fluido ficticio con una masa equivalente de . Derivó esta interpretación de la "teoría de los electrones " de Lorentz, que incorporó la presión de radiación de Maxwell.${\ Displaystyle m_ {r} = E / c ^ {2}}$
• Poincaré había descrito un procedimiento de sincronización para relojes en reposo entre sí en [Poi00] y nuevamente en [Poi04]. Entonces, dos eventos, que son simultáneos en un marco de referencia, no son simultáneos en otro marco. Es muy similar al propuesto posteriormente por Einstein. Sin embargo, Poincaré distinguió entre el tiempo "local" o "aparente" de los relojes en movimiento y el tiempo "verdadero" de los relojes en reposo en el éter. En [Poi02] argumentó que "algún día, sin duda, el éter será desechado por inútil".
• El artículo de Lorentz [Lor04] que contiene las transformaciones que llevan su nombre apareció en 1904.
• Albert Einstein en [Ein05c] derivó las ecuaciones de Lorentz utilizando el principio de constancia de la velocidad de la luz y el principio de relatividad. Fue el primero en argumentar que esos principios (junto con algunos otros supuestos básicos sobre la homogeneidad y la isotropía del espacio, que los teóricos suelen dar por sentados) son suficientes para derivar la teoría (véase Postulados de la relatividad especial) . Dijo: " La introducción de un éter luminífero resultará superflua en la medida en que la vista aquí desarrollada no requerirá un espacio absolutamente estacionario provisto de propiedades especiales, ni asignará un vector de velocidad a un punto del espacio vacío en el que el espacio electromagnético los procesos tienen lugar " . * El artículo de Einstein sobre Elektrodynamik [Ein05c] no contiene referencias formales a otra literatura. Sí menciona, en §9, parte II, que los resultados del artículo están de acuerdo con la electrodinámica de Lorentz. Poincaré no se menciona en este artículo, aunque se lo cita formalmente en un artículo sobre la relatividad especial escrito por Einstein el año siguiente.
• En 1905, Einstein fue el primero en sugerir que cuando un cuerpo material pierde energía (ya sea radiación o calor) en cantidad , su masa disminuye en la cantidad .${\ Displaystyle \ Delta E}$${\ Displaystyle \ Delta E / c ^ {2}}$
• Hermann Minkowski demostró en 1907 que la teoría de la relatividad especial podría describirse elegantemente utilizando un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, que combina la dimensión del tiempo con las tres dimensiones del espacio.
• Einstein en 1920 volvió al concepto de que el éter no tiene estado de movimiento.

Comentarios de Lorentz, Poincaré y Einstein

Lorentz

En un artículo escrito en 1914 y publicado en 1921, Lorentz expresó su aprecio por el artículo de Palermo de Poincaré (1906) sobre la relatividad. Lorentz declaró:

No indiqué la transformación que se adapta mejor. Eso fue hecho por Poincaré y luego por el Sr. Einstein y Minkowski. [...] Porque no había pensado en el camino directo que conducía allí, y porque tenía la idea de que hay una diferencia esencial entre los sistemas x, y, z, t y x ′, y ′, z ′, t ′. En uno usamos - tal era mi pensamiento - ejes de coordenadas que tienen una posición fija en el éter y que podemos llamar tiempo "verdadero"; en el otro sistema, por el contrario, nos ocuparíamos de simples cantidades auxiliares cuya introducción es sólo un artificio matemático. [...] No establecí el principio de relatividad como rigurosa y universalmente cierto. Poincaré, por el contrario, obtuvo una invariancia perfecta de las ecuaciones de la electrodinámica, y formuló el "postulado de la relatividad", términos que fue el primero en emplear. [...] Agreguemos que al corregir las imperfecciones de mi trabajo nunca me las reprochó.

Sin embargo, una reimpresión de 1916 de su obra principal "La teoría de los electrones" contiene notas (escritas en 1909 y 1915) en las que Lorentz esbozó las diferencias entre sus resultados y los de Einstein de la siguiente manera:

[pag. 230]: la principal diferencia [es] que Einstein simplemente postula lo que hemos deducido, con cierta dificultad y no del todo satisfactoriamente, a partir de las ecuaciones fundamentales del campo electromagnético. [pag. 321]: La causa principal de mi fracaso fue mi aferramiento a la idea de que la variable t sólo puede considerarse como el tiempo verdadero y que mi tiempo local t ′ debe considerarse como nada más que una cantidad matemática auxiliar. En la teoría de Einstein, por el contrario, t ′ juega el mismo papel que t; si queremos describir los fenómenos en términos de x ′, y ′, z ′, t ′ debemos trabajar con estas variables exactamente como lo haríamos con x, y, z, t.

En cuanto al hecho de que en este libro Lorentz solo mencionó a Einstein y no a Poincaré en relación con a) la sincronización por señales de luz, b) la reciprocidad de la transformación de Lorentz, yc) la ley de transformación relativista para la densidad de carga, Janssen comenta:

[p.90]: Supongo que tiene que ver con el hecho de que Einstein hizo de la interpretación física de la transformación de Lorentz la base para una discusión notablemente clara y simple de la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, mientras que las observaciones de Poincaré sobre la interpretación física de Lorentz, las cantidades transformadas pueden haberle parecido a Lorentz apartes filosóficos intrascendentes en exposiciones que, por lo demás, seguían de cerca la suya. También tengo la sensación de que Lorentz encontró el enfoque físicamente muy intuitivo de Einstein más atractivo que el enfoque bastante abstracto pero matemáticamente más elegante de Poincaré.

Y en una conferencia sobre el experimento de Michelson-Morley en 1927 en la que estaban presentes Lorentz y Michelson, Michelson sugirió que Lorentz fue el iniciador de la teoría de la relatividad. Lorentz luego respondió:

Consideraba mi transformación del tiempo solo como una hipótesis de trabajo heurística. Por tanto, la teoría de la relatividad es en realidad obra exclusiva de Einstein. Y no cabe duda de que lo habría concebido aunque no se hubiera hecho en absoluto el trabajo de todos sus predecesores en la teoría de este campo. En este sentido, su trabajo es independiente de las teorías anteriores.

Poincaré

Poincaré atribuyó el desarrollo de la nueva mecánica casi en su totalidad a Lorentz. Solo mencionó a Einstein en relación con el efecto fotoeléctrico , pero no en relación con la relatividad especial. Por ejemplo, en 1912 Poincaré plantea la cuestión de si "la mecánica de Lorentz" seguirá existiendo después del desarrollo de la teoría cuántica . El escribio:

En todos los casos en que difiere del de Newton, la mecánica de Lorentz perdura. Seguimos creyendo que ningún cuerpo en movimiento podrá superar la velocidad de la luz; que la masa de un cuerpo no es una constante, sino que depende de su velocidad y del ángulo formado por esta velocidad con la fuerza que actúa sobre el cuerpo; que ningún experimento podrá jamás determinar si un cuerpo está en reposo o en movimiento absoluto, ya sea en relación con el espacio absoluto o incluso en relación con el éter.

Einstein

Ahora se sabe que Einstein conocía bien la investigación científica de su tiempo. El conocido historiador de la ciencia, Jürgen Renn, director del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia, escribió sobre las contribuciones de Einstein al Annalen der Physik :

El Annalen también sirvió como una fuente de ingresos adicionales modestos para Einstein, quien escribió más de veinte informes para su Beiblätter, principalmente sobre la teoría del calor, demostrando así un dominio impresionante de la literatura contemporánea. Esta actividad comenzó en 1905 y probablemente fue el resultado de sus publicaciones anteriores en Annalen en este campo. Siguiendo sus publicaciones entre 1900 y principios de 1905, se podría concluir que la especialidad de Einstein fue la termodinámica.

Einstein escribió en 1907 que bastaba con darse cuenta de que una cantidad auxiliar que introdujo Lorentz y que llamó "hora local" puede definirse simplemente como "tiempo". En 1909 y 1912 Einstein explicó:

... es imposible basar una teoría de las leyes de transformación del espacio y el tiempo solo en el principio de relatividad. Como sabemos, esto está relacionado con la relatividad de los conceptos de "simultaneidad" y "forma de los cuerpos en movimiento". Para llenar este vacío, introduje el principio de la constancia de la velocidad de la luz, que tomé prestado de la teoría del éter luminífero estacionario de HA Lorentz, y que, como el principio de relatividad, contiene una suposición física que parecía justificada sólo por los experimentos relevantes (experimentos de Fizeau, Rowland, etc.)

-  Albert Einstein (1912), traducido por Anna Beck (1996).

Pero Einstein y sus partidarios adoptaron la posición de que este "postulado de la luz" junto con el principio de relatividad hace que el éter sea superfluo y conduce directamente a la versión de la relatividad de Einstein. También se sabe que Einstein había estado leyendo y estudiando el libro Ciencia e hipótesis de Poincaré de 1902 mucho antes de 1905, que incluía:

• Evaluaciones filosóficas detalladas sobre la relatividad del espacio, el tiempo y la simultaneidad.
• Discusión de la dependencia de las convenciones relativas al uso de señales luminosas para la sincronización de relojes.
• la definición del principio de relatividad y la conjetura de que una violación de ese principio nunca puede detectarse empíricamente
• la posible redundancia de la hipótesis del éter
• comentarios detallados sobre el estado físico de la geometría no euclidiana .

Einstein se refiere a Poincaré en relación con la inercia de la energía en 1906 y la geometría no euclidiana en 1921, pero no en relación con la transformación de Lorentz, el principio de relatividad o el procedimiento de sincronización por señales luminosas. Sin embargo, en los últimos años antes de su muerte, Einstein reconoció algunas de las contribuciones de Poincaré (según Darrigol, tal vez porque su biógrafo Pais en 1950 le envió a Einstein una copia del artículo de Palermo de Poincarè, que dijo que no había leído antes). Einstein escribió en 1953:

No hay duda de que la teoría especial de la relatividad, si consideramos su desarrollo en retrospectiva, estaba lista para ser descubierta en 1905. Lorentz ya había reconocido que las transformaciones que llevan su nombre son esenciales para el análisis de las ecuaciones de Maxwell, y Poincaré profundizó en esto. comprensión aún más. En lo que a mí respecta, sólo conocía la importante obra de Lorentz de 1895 [...] pero no la obra posterior de Lorentz ni las investigaciones consecutivas de Poincaré. En este sentido, mi trabajo de 1905 fue independiente. [...] La nueva característica fue la comprensión del hecho de que la influencia de la transformación de Lorentz trascendía su conexión con las ecuaciones de Maxwell y estaba relacionada con la naturaleza del espacio y el tiempo en general. Otro resultado nuevo fue que la "invariancia de Lorentz" es una condición general para cualquier teoría física.

Cronología

Esta sección cita publicaciones notables en las que las personas han expresado una opinión sobre los problemas descritos anteriormente.

Sir Edmund Whittaker (1954)

En 1954, Sir Edmund Taylor Whittaker , un matemático e historiador de la ciencia inglés, atribuyó la ecuación a Henri Poincaré , e incluyó un capítulo titulado La teoría de la relatividad de Poincaré y Lorentz en su libro Historia de las teorías del éter y la electricidad . Le dio crédito a Poincaré y Lorentz, y especialmente aludió al artículo de Lorentz de 1904 (fechado por Whittaker como 1903), el discurso de San Luis de Poincaré ( Los principios de la física matemática ) de septiembre de 1904 y el artículo de Poincaré de junio de 1905. Whittaker atribuyó al artículo de relatividad de Einstein sólo poca importancia, es decir, la formulación de las fórmulas Doppler y de aberración. Max Born pasó tres años tratando de disuadir a Whittaker, pero Whittaker insistió en que Poincaré ya había dicho todo lo importante, y que Lorentz tenía claramente la interpretación física. ${\ Displaystyle E = mc ^ {2}}$

Gerald Holton (1960)

Las afirmaciones de Whittaker fueron criticadas por Gerald Holton (1960, 1973). Argumentó que existen diferencias fundamentales entre las teorías de Einstein, por un lado, y Poincaré y Lorentz, por el otro. Einstein reformuló radicalmente los conceptos de espacio y tiempo, y con eso eliminó el "espacio absoluto" y, por lo tanto, el éter luminífero estacionario de la física. Por otro lado, Holton argumentó que Poincaré y Lorentz todavía se adhirieron al concepto de éter estacionario y trataron solo de modificar la dinámica newtoniana, no de reemplazarla. Holton argumentó que "el silencio de Poincaré" (es decir, por qué Poincaré nunca mencionó las contribuciones de Einstein a la relatividad) se debía a sus puntos de vista conceptuales fundamentalmente diferentes. Las opiniones de Einstein sobre el espacio y el tiempo y el abandono del éter eran, según Holton, inaceptables para Poincaré, por lo que este último solo se refirió a Lorentz como el creador de la "nueva mecánica". Holton también señaló que aunque el discurso de San Luis de 1904 de Poincaré fue "agudo y penetrante" y contenía un "principio de relatividad" que es confirmado por la experiencia y necesita un nuevo desarrollo, no "enunció un nuevo principio de relatividad". También aludió a los errores de Whittaker, como ser anterior al artículo de Lorentz de 1904 (publicado en abril de 1904) hasta 1903.

Puntos de vista similares a los de Holton fueron posteriormente (1967, 1970) expresados ​​por su ex alumno, Stanley Goldberg.

GH Keswani (1965)

En una serie de artículos de 1965 que trazaban la historia de la relatividad, Keswani afirmó que Poincaré y Lorentz deberían tener el mérito principal de la relatividad especial, afirmando que Poincaré le dio crédito a Lorentz varias veces, mientras que Lorentz le dio crédito a Poincaré y Einstein, negándose a atribuirse el mérito a sí mismo. También minimizó la teoría de la relatividad general, diciendo que "la teoría de la relatividad general de Einstein es sólo una teoría de la gravitación y de modificaciones en las leyes de la física en los campos gravitacionales". Esto dejaría a la teoría especial de la relatividad como la única teoría de la relatividad. Keswani citó también a Vladimir Fock para esta misma opinión.

Esta serie de artículos generó respuestas, entre otras, de Herbert Dingle y Karl Popper .

Dingle dijo, entre otras cosas, "... el 'principio de relatividad' tenía varios significados, y las teorías asociadas con él eran bastante distintas; no eran formas diferentes de la misma teoría. Cada uno de los tres protagonistas ... fue muy consciente de los demás ... pero cada uno prefería sus propios puntos de vista "

Karl Popper dice: "Aunque Einstein parece haber conocido la ciencia y la hipótesis de Poincaré antes de 1905, no hay una teoría como la de Einstein en este gran libro".

Keswani no aceptó la crítica y respondió en dos cartas también publicadas en la misma revista (y, en su respuesta a Dingle, sostiene que las tres teorías de la relatividad eran en el fondo lo mismo: "... significaban mucho que era común. Y eso era lo que más importaba ".

Dingle comentó al año siguiente sobre la historia de la acreditación: "Hasta la Primera Guerra Mundial, las teorías de Lorentz y Einstein eran consideradas como formas diferentes de la misma idea, pero Lorentz, teniendo prioridad y siendo una figura más establecida que habla un idioma más familiar, fue acreditado con él ". (Dingle 1967, Nature 216 p. 119-122).

Arthur I. Miller (1973)

Miller (1973, 1981) estuvo de acuerdo con el análisis de Holton y Goldberg, y además argumentó que aunque la terminología (como el principio de relatividad) usada por Poincaré y Einstein era muy similar, su contenido difiere marcadamente. Según Miller, Poincaré utilizó este principio para completar la "visión del mundo electromagnético" basada en el éter de Lorentz y Abraham. También argumentó que Poincaré distinguió (en su artículo de julio de 1905) entre sistemas y electrones "ideales" y "reales". Es decir, el uso de marcos de referencia de Lorentz y Poincaré carece de una interpretación física inequívoca, porque en muchos casos son solo herramientas matemáticas, mientras que en la teoría de Einstein los procesos en marcos inerciales no solo son matemáticamente, sino también físicamente equivalentes. Miller escribió en 1981:

pag. 172: " Aunque el principio de relatividad de Poincaré se enuncia de manera similar al de Einstein, la diferencia de contenido es aguda. La diferencia fundamental es que el principio de Poincaré admite la existencia del éter, por lo que considera que la velocidad de la luz es exactamente c sólo cuando se mide en sistemas de coordenadas en reposo en el éter. En los sistemas de referencia inerciales, la velocidad de la luz es cy es independiente del movimiento del emisor como resultado de ciertos efectos compensatorios como el tiempo local matemático y la hipótesis de un no observable En consecuencia, la extensión de Poincaré del principio de relatividad del movimiento relativo a la dinámica del electrón residía en la teoría electromagnética, y no en la mecánica ... Poincaré estuvo más cerca de hacer que la electrodinámica fuera consistente, pero no de una teoría de la relatividad. "p. 217: "Poincaré relacionó el sistema imaginario Σ 'con el sistema fijo de éter S'".

Miller (1996) sostiene que Poincaré se guió por el empirismo y estaba dispuesto a admitir que los experimentos podrían demostrar que la relatividad estaba equivocada, por lo que Einstein merece más crédito, aunque podría haber sido influenciado sustancialmente por los artículos de Poincaré. Miller también sostiene que "el énfasis en el convencionalismo ... llevó a Poincaré y Lorentz a seguir creyendo en la equivalencia matemática y observacional de la relatividad especial y la teoría de los electrones de Lorentz. Esto es incorrecto". [pag. 96] En cambio, Miller afirma que las teorías son matemáticamente equivalentes pero no físicamente equivalentes. [pag. 91–92]

Abraham País (1982)

En su biografía de Einstein de 1982, Sutil es el Señor , Abraham Pais argumentó que Poincaré "se acerca" al descubrimiento de la relatividad especial (en su conferencia de St. Louis de septiembre de 1904 y el artículo de junio de 1905), pero finalmente fracasó, porque en 1904 y también más tarde en 1909, Poincaré trató la contracción de la longitud como una tercera hipótesis independiente además del principio de relatividad y la constancia de la velocidad de la luz. Según Pais, Poincaré nunca entendió (o al menos nunca aceptó) la relatividad especial, en la que toda la teoría, incluida la contracción de la longitud, puede simplemente derivarse de dos postulados. En consecuencia, criticó duramente el capítulo de Whittaker sobre la "Teoría de la relatividad de Poincaré y Lorentz", diciendo " qué tan bien la falta de percepción física del autor coincide con su ignorancia de la literatura ", aunque Pais admitió que tanto él como sus colegas sostienen la versión original de La historia de Whittaker como obra maestra. Aunque aparentemente estaba tratando de hacer un punto sobre el tratamiento de Whittaker del origen de la relatividad especial, la redacción de Pais de esa declaración fue reprendida por al menos un crítico notable de su libro de 1982 como "difamatoria" y "lamentable". También en contraste con la afirmación sobregeneralizada de Pais, científicos notables como Max Born se refieren a partes del segundo volumen de Whittaker, especialmente la historia de la mecánica cuántica, como "las hazañas más asombrosas de aprendizaje, comprensión y discriminación", mientras que Freeman Dyson dice de la dos volúmenes de la segunda edición de Whittaker: "es probable que esta sea la historia más académica y generalmente autorizada de su período que jamás podamos obtener".

Pais continúa argumentando que Lorentz nunca abandonó el concepto de éter estacionario, ni antes ni después de 1905:

pag. 118: " A lo largo del artículo de 1895, se postula explícitamente el éter de Fresnel "; pag. 125: " Como Voigt antes que él, Lorentz consideró la transformación ... sólo como una herramienta matemática conveniente para probar un teorema físico ... propuso llamar a la hora general y a la hora local. Aunque no dijo explícitamente, es evidente que para él había, por así decirlo, sólo un tiempo verdadero t. "; pag. 166: " 8.3. Lorentz y el éter ... Por ejemplo, Lorentz todavía opina que la contracción de las varillas tiene un origen dinámico. No hay duda de que había leído y comprendido los artículos de Einstein para entonces. Sin embargo, ni entonces ni después estaba dispuesto a aceptar sus conclusiones como la respuesta definitiva a los problemas del éter " .

Elie Zahar (1983)

En varios artículos, Elie Zahar (1983, 2000) argumentó que tanto Einstein (en su artículo de junio) como Poincaré (en su artículo de julio) descubrieron independientemente la relatividad especial. Dijo que " aunque Whittaker fue injusto con Einstein, su relato positivo del logro real de Poincaré contiene mucho más que un simple grano de verdad ". Según él, fueron las afirmaciones poco sistemáticas y a veces erróneas de Poincaré sobre sus artículos filosóficos (a menudo relacionados con el convencionalismo ), lo que impidió que muchos le reconocieran el debido crédito. En su opinión, Poincaré era más bien un "realista estructural" y de ahí concluye que Poincaré en realidad se adhirió a la relatividad del tiempo y el espacio, mientras que sus alusiones al éter son de importancia secundaria. Continúa diciendo que debido a su tratamiento de la gravitación y el espacio de cuatro dimensiones, el artículo de Poincaré de 1905/6 fue superior al de Einstein de 1905. Sin embargo, Zahar también le da crédito a Einstein, quien introdujo la equivalencia de masa-energía y también trascendió la relatividad especial al tomar un camino que condujo al desarrollo de la relatividad general.

John Stachel (1995)

John Stachel (1995) argumentó que existe un debate sobre las respectivas contribuciones de Lorentz, Poincaré y Einstein a la relatividad. Estas preguntas dependen de la definición de relatividad, y Stachel argumentó que la cinemática y la nueva visión del espacio y el tiempo es el núcleo de la relatividad especial, y las teorías dinámicas deben formularse de acuerdo con este esquema. Según esta definición, Einstein es el principal creador de la comprensión moderna de la relatividad especial. En su opinión, Lorentz interpretó la transformación de Lorentz solo como un dispositivo matemático, mientras que el pensamiento de Poincaré estaba mucho más cerca de la comprensión moderna de la relatividad. Sin embargo, Poincaré todavía creía en los efectos dinámicos del éter y distinguía entre observadores en reposo o en movimiento con respecto a él. Stachel escribió: " Nunca organizó sus muchas ideas brillantes en una teoría coherente que descartara resueltamente el éter y el tiempo absoluto o trascendiera sus orígenes electrodinámicos para derivar una nueva cinemática del espacio y el tiempo en una formulación del principio de relatividad que no hace referencia a el éter ".

Peter Galison (2002)

En su libro Los relojes de Einstein, los mapas de Poincaré (2002), Peter Galison comparó los enfoques de Poincaré y Einstein para reformular los conceptos de espacio y tiempo. Escribió: " ¿Einstein realmente descubrió la relatividad? ¿Poincaré ya la tenía? Estas viejas preguntas se han vuelto tan tediosas como infructuosas ". Esto se debe a que depende de la cuestión de qué partes de la relatividad se consideran esenciales: el rechazo del éter, la transformación de Lorentz, la conexión con la naturaleza del espacio y el tiempo, las predicciones de resultados experimentales u otras partes. Para Galison, es más importante reconocer que ambos pensadores estaban preocupados por los problemas de sincronización del reloj y, por lo tanto, ambos desarrollaron el nuevo significado operativo de simultaneidad. Sin embargo, mientras Poincaré siguió un enfoque constructivo y aún se adhirió a los conceptos del éter estacionario de Lorentz y la distinción entre tiempos "aparentes" y "verdaderos", Einstein abandonó el éter y, por lo tanto, todos los tiempos en diferentes marcos inerciales son igualmente válidos. Galison argumentó que esto no significa que Poincaré fuera conservador, ya que Poincaré aludía a menudo al carácter revolucionario de la "nueva mecánica" de Lorentz.

Olivier Darrigol (2004)

"En su artículo de 2004," El misterio de la conexión Einstein-Poincaré ", Darrigol escribió:

"Hacia 1905, las reflexiones de Poincaré y Einstein sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento los llevaron a postular la validez universal del principio de relatividad, según el cual el resultado de cualquier experimento concebible es independiente del marco de referencia inercial en el que se realiza. En particular , ambos asumieron que la velocidad de la luz medida en diferentes marcos inerciales era la misma. Además, argumentaron que el espacio y el tiempo medidos por observadores pertenecientes a diferentes sistemas inerciales estaban relacionados entre sí a través de las transformaciones de Lorentz. Ambos reconocieron que el Maxwell –Las ecuaciones de Lorentz de la electrodinámica se dejaron invariantes por estas transformaciones. Ambas requerían que todas las leyes de la física fueran invariantes bajo estas transformaciones. Ambas dieron las leyes relativistas del movimiento. Ambos reconocieron que el principio de relatividad y el principio de energía conducían a paradojas cuando se aplica conjuntamente a los procesos de radiación. En varios puntos s, a saber, el principio de relatividad, la interpretación física de las transformaciones de Lorentz (a primer orden) y las paradojas de la radiación, las publicaciones relevantes de Poincaré antecedieron al artículo de relatividad de Einstein de 1905 en al menos cinco años, y sus sugerencias eran radicalmente nuevas cuando aparecieron por primera vez. . En los puntos restantes, la publicación fue casi simultánea.

"Paso ahora a las diferencias conceptuales básicas. Einstein eliminó por completo el éter, requirió que la expresión de las leyes de la física fuera la misma en cualquier marco inercial, e introdujo una" nueva cinemática "en la que el espacio y el tiempo medidos en diferentes inerciales En cambio, Poincaré mantuvo el éter como un marco de referencia privilegiado en el que se definían el espacio y el tiempo "verdaderos", mientras que consideraba el espacio y el tiempo medidos en otros marcos como sólo "aparentes". Trataba la contracción de Lorentz como una hipótesis sobre el efecto del movimiento de borde de una varilla a través del éter, mientras que para Einstein era una consecuencia cinemática de la diferencia entre el espacio y el tiempo definidos por los observadores en movimiento relativo. Einstein dio el significado operacional de dilatación del tiempo, mientras que Poincaré nunca lo discutió. Einstein derivó la expresión de la transformación de Lorentz de sus dos postulados (el principio de relatividad y el c onstancia de la velocidad de la luz en un sistema inercial dado), mientras que Poincaré obtuvo estas transformaciones como las que dejan invariantes las ecuaciones de Maxwell-Lorentz. Mientras que Einstein, habiendo eliminado el éter, necesitaba un segundo postulado, en opinión de Poincaré, la constancia de la velocidad de la luz (en el marco del éter) derivada de la suposición de un éter estacionario. Einstein obtuvo la dinámica de cualquier partícula que se moviera rápidamente mediante el uso directo de la covarianza de Lorentz, mientras que Poincaré razonó de acuerdo con un modelo específico del electrón construido de conformidad con la covarianza de Lorentz. Einstein vio que las paradojas de la radiación de Poincaré solo podían resolverse asumiendo la inercia de la energía, mientras que Poincaré nunca volvió a esta cuestión. Por último, Poincaré propuso inmediatamente una modificación relativista de la ley de gravitación de Newton y vio las ventajas de un formalismo de cuatro vectores en este contexto, mientras que Einstein esperó un par de años para abordar este complejo de problemas.

"Estas diferencias entre las dos teorías a veces se considera que implican diferentes predicciones observables incluso dentro del dominio del electromagnetismo y la óptica. En realidad, no existe tal desacuerdo, porque el éter de Poincaré es, por supuesto, perfectamente indetectable, y todas las deducciones hechas en la teoría de Einstein pueden traducirse en una deducción en la teoría de Poincaré ...

"En resumen, entonces, Einstein podría haber tomado prestado el principio de relatividad, la definición de simultaneidad, la interpretación física de las transformaciones de Lorentz y las paradojas de la radiación de Poincaré ... La actitud más sabia podría ser dejar la coincidencia de Poincaré y Einstein. avances inexplicables, ... "

Anatoly Alexeevich Logunov sobre la relatividad especial (2004)

En el libro de Anatoly Logunov sobre la teoría de la relatividad de Poincaré, hay una traducción al inglés (en la p. 113, usando notaciones modernas) de la parte del artículo de 1900 de Poincaré que contiene E = mc ² . Logunov afirma que los dos artículos de 1905 de Poincaré son superiores al artículo de 1905 de Einstein. Según Logunov, Poincaré fue el primer científico en reconocer la importancia de la invariancia bajo el grupo de Poincaré como guía para desarrollar nuevas teorías en física. En el capítulo 9 de este libro, Logunov señala que el segundo artículo de Poincaré fue el primero en formular una teoría completa de la dinámica relativista, que contiene el análogo relativista correcto de F = ma de Newton .

En P. 142, Logunov señala que Einstein escribió reseñas para el Beiblätter Annalen der Physik , escribiendo 21 reseñas en 1905. En su opinión, esto contradice las afirmaciones de que Einstein trabajó en relativo aislamiento y con acceso limitado a la literatura científica. Entre los artículos revisados ​​en Beiblätter en el cuarto número (de 24) de 1905, hay una revisión del artículo de Lorentz de 1904 de Richard Gans , que contiene las transformaciones de Lorentz. En opinión de Logunov, esto apoya la opinión de que Einstein estaba familiarizado con el artículo de Lorentz que contenía la transformación relativista correcta a principios de 1905, mientras que su artículo de junio de 1905 no menciona a Lorentz en relación con este resultado.

Harvey R. Brown (2005)

Harvey R. Brown (2005) (que favorece una visión dinámica de los efectos relativistas similar a Lorentz, pero " sin un marco etéreo oculto ") escribió sobre el camino hacia la relatividad especial de Michelson a Einstein en la sección 4:

pag. 40: "La cuna de la teoría especial de la relatividad fue la combinación del electromagnetismo maxwelliano y la teoría electrónica de Lorentz (y en menor medida de Larmor) basada en la noción de Fresnel del éter estacionario ... Es bien sabido que la teoría especial de Einstein La relatividad fue parcialmente motivada por este fracaso [para encontrar el viento etéreo], pero para comprender la originalidad del trabajo de Einstein de 1905 nos corresponde revisar el trabajo de los pioneros, y en particular de Michelson, FitzGerald, Lorentz, Larmor, y Poincaré. Después de todo, fueron conjuntamente responsables del descubrimiento de la cinemática relativista, en forma si no en contenido, así como también una parte significativa de la dinámica relativista ".

Con respecto al trabajo de Lorentz antes de 1905, Brown escribió sobre el desarrollo del " teorema de los estados correspondientes " de Lorentz y luego continuó:

pag. 54: "La interpretación de Lorentz de estas transformaciones no es la que Einstein les daría y que se acepta de manera estándar en la actualidad. De hecho, hasta que Lorentz aceptó el trabajo de Einstein de 1905 y, de alguna manera, a pesar de la advertencia de Poincaré, continuó creyendo que las verdaderas transformaciones de coordenadas eran los galileos, y que las transformaciones de 'Lorentz' ... eran simplemente un dispositivo formal útil ... "p. 56. "Lorentz fracasó constantemente en comprender el significado operativo de sus nociones de tiempo 'local' ... Sin embargo, tuvo una insinuación de dilatación del tiempo en 1899, pero inevitablemente hay salvedades ... Las hipótesis del sistema de Lorentz estaban comenzando a se acumulaban, y el espectro de la ad hoc era cada vez más difícil de ignorar ".

Luego la contribución de Poincaré a la relatividad:

pag. 62: "De hecho, la afirmación de que este gigante de las matemáticas puras y aplicadas co-descubrió la relatividad especial no es infrecuente, y no es difícil ver por qué. Poincaré fue el primero en extender el principio de relatividad a la óptica y la electrodinámica exactamente. Mientras que Lorentz Poincaré, en su teorema de los estados correspondientes, había asumido efectivamente a partir de 1899 esta extensión del principio de relatividad hasta efectos de segundo orden, Poincaré lo consideró válido para todos los órdenes. Poincaré fue el primero en demostrar que las ecuaciones de Maxwell con términos fuente son estrictamente de Lorentz covariante ... Poincaré fue el primero en utilizar el principio de relatividad generalizada como una restricción a la forma de las transformaciones de coordenadas. Reconoció que el principio de relatividad implica que las transformaciones forman un grupo, y en apelar más a la isotropía espacial ... Poincaré fue el primero en ver la conexión entre la 'hora local' de Lorentz y el tema de la sincronía del reloj ... Es justo decir que Poincaré fue el primero en comprender d la relatividad de la simultaneidad y la convencionalidad de la simultaneidad distante. Poincaré anticipó la interpretación de Minkowski de las transformaciones de Lorentz como una rotación pasiva y rígida dentro de un espacio-tiempo pseudoeuclidiano de cuatro dimensiones. También era consciente de que los potenciales electromagnéticos [ sic ] se transforman a la manera de lo que ahora se llama un 4-vector de Minkowski. Anticipó los principales resultados de la dinámica relativista (y en particular las relaciones relativistas entre fuerza, momento y velocidad), pero no E = mc² en su total generalidad ".

Sin embargo, Brown continuó con las razones que hablan en contra del co-descubrimiento de Poincaré:

pag. 63-64: "¿Cuáles son las razones para negar a Poincaré el título de co-descubridor de la relatividad especial? ... Aunque Poincaré entendió independientemente de Einstein cómo las transformaciones de Lorentz dan lugar a reglas de transformación no galileanas para las velocidades (de hecho, Poincaré derivó el reglas relativistas correctas), no está claro que él tuviera una apreciación completa del significado operacional moderno adjunto a las transformaciones coordinadas ... no parecía entender el papel desempeñado por los términos de segundo orden en la transformación. En los casos de Lorentz y Larmor, es aún menos claro que Poincaré entendiera que la contracción de la longitud o la dilatación del tiempo eran una consecuencia de la transformación de coordenadas ... Lo que Poincaré estaba defendiendo era nada menos que una nueva teoría del éter y la materia: algo mucho más ambicioso que lo que apareció en el artículo de relatividad de 1905 de Einstein ... p. 65. Como Einstein media década después, Poincaré quería una nueva física, no una reinterpretaciones o reorganización de las nociones existentes ".

Brown niega la idea de otros autores e historiadores de que la principal diferencia entre Einstein y sus predecesores es el rechazo de Einstein al éter, porque siempre es posible agregar, por cualquier razón, la noción de un marco privilegiado a la relatividad especial, siempre que se acepta que seguirá siendo inobservable, y también Poincaré argumentó que " algún día, sin duda, el éter será desechado por inútil ". Sin embargo, Brown dio algunos ejemplos, cuáles en su opinión eran las novedades en el trabajo de Einstein:

pag. 66: "El significado completo de la cinemática relativista simplemente no se entendió adecuadamente antes de Einstein. Tampoco se anticipó la 'teoría de la relatividad' como Einstein la articuló en 1905, incluso en su forma programática". pag. 69. "¿Cómo Albert Einstein ... llegó a su teoría especial de la relatividad? ... Solo quiero enfatizar que es imposible entender el descubrimiento de Einstein (si esa es la palabra correcta) de la relatividad especial sin tomar en cuenta el impactos de lo cuántico en la física ". pag. 81. "A este respecto [Brown se refiere a la naturaleza convencional de la simultaneidad distante] Einstein estaba haciendo poco más que expandir un tema que Poincaré ya había introducido. Donde Einstein va mucho más allá del gran matemático es en su tratamiento de las transformaciones coordinadas. .. En particular, la extracción de los fenómenos de contracción de la longitud y dilatación del tiempo directamente de las transformaciones de Lorentz en la sección 4 del artículo de 1905 es completamente original ".

Después de eso, Brown desarrolla su propia interpretación dinámica de la relatividad especial en oposición al enfoque cinemático del artículo de 1905 de Einstein (aunque dice que esta visión dinámica ya está contenida en el artículo de 1905 de Einstein, "disfrazado en el lenguaje de la cinemática", p. 82 ) y la comprensión moderna del espacio-tiempo.

Roger Cerf (2006)

Roger Cerf (2006) dio prioridad a Einstein para desarrollar la relatividad especial y criticó las afirmaciones de Leveugle y otros sobre la prioridad de Poincaré. Si bien Cerf estuvo de acuerdo en que Poincaré hizo importantes contribuciones a la relatividad, argumentó (siguiendo a Pais) que Poincaré "se detuvo antes del paso crucial " porque manejó la contracción de la longitud como una "tercera hipótesis", por lo que Poincaré carecía de una comprensión completa de los principios básicos de relatividad. " El paso crucial de Einstein fue que abandonó el éter mecanicista en favor de una nueva cinemática " . También niega la idea de que Poincaré inventó E = mc² en su sentido relativista moderno, porque no se dio cuenta de las implicaciones de esta relación. Cerf considera que la conexión Hilbert-Planck-Einstein de Leveugle es una teoría de la conspiración inverosímil .

Shaul Katzir (2005)

Katzir (2005) argumentó que " el trabajo de Poincaré no debe verse como un intento de formular la relatividad especial, sino como un intento independiente de resolver cuestiones en electrodinámica " . Contrariamente a Miller y otros, Katzir cree que el desarrollo de la electrodinámica de Poincaré lo llevó a la rechazo de la visión del mundo electromagnético puro (debido a las tensiones de Poincaré no electromagnéticas introducidas en 1905), y la teoría de Poincaré representa una " física relativista " que se guía por el principio de relatividad. En esta física, sin embargo, " la teoría de Lorentz y la teoría de Newton permanecieron como las bases fundamentales de la electrodinámica y la gravitación ".

Scott Walter (2005, 2007)

Walter (2005) sostiene que tanto Poincaré como Einstein propusieron la teoría de la relatividad en 1905. Y en 2007 escribió que, aunque Poincaré introdujo formalmente el espacio-tiempo tetradimensional en 1905/6, todavía se aferraba a la idea del "espacio-tiempo de Galilei ". Es decir, Poincaré prefirió la covarianza de Lorentz sobre la covarianza de Galilei cuando se trata de fenómenos accesibles a pruebas experimentales; sin embargo, en términos de espacio y tiempo, Poincaré prefirió el espacio-tiempo de Galilei sobre el espacio-tiempo de Minkowski, y la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo " son simplemente fenómenos aparentes debido al movimiento con respecto al éter ". Ésta es la diferencia fundamental entre los dos enfoques principales de la teoría de la relatividad, a saber, el de "Lorentz y Poincaré" por un lado y "Einstein y Minkowski" por el otro.

Ver también

• Historia de las transformaciones de Lorentz
• Historia de la relatividad especial
• Crítica a la teoría de la relatividad # Acusaciones de plagio y discusiones prioritarias
• Lista de controversias de prioridad científica
• Disputa de prioridad de la relatividad general
• Descubrimiento múltiple

Notas

Citas

Referencias

Obras de física (fuentes primarias)

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• [Ein05d]: Albert Einstein: ¿ Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig? , Annalen der Physik 18 (1905), 639–641, reimpreso con comentarios en [Sta89], documento 24 traducción al inglés disponible en la red
• [Ein06]: Albert Einstein: Das Prinzip von der Erhaltung der Schwerpunktsbewegung und die Trägheit der Energie Annalen der Physik 20 (1906): 627–633, reimpreso con comentarios en [Sta89], documento 35
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• [Ein15d]: Einstein, A. (1915) "Zur allgemeinen Relativatstheorie", Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin , 831–839
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• [Sta89]: John Stachel (Ed.), Los artículos recopilados de Albert Einstein , volumen 2, Princeton University Press, 1989

Otras lecturas

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• Ives, HE (1952). "Derivación de la relación masa-energía". J. Opt. Soc. Am . 42 (8): 540–3. doi : 10.1364 / josa.42.000540 .
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enlaces externos

• Obras relacionadas con Poincaré: La medida del tiempo en Wikisource
• Trabajos relacionados con Lorentz: fenómenos electromagnéticos en un sistema que se mueve con cualquier velocidad menor que la de la luz en Wikisource
• Trabajos relacionados con Poincaré: Los principios de la física matemática en Wikisource
• Trabajos relacionados con Poincaré: Sobre la dinámica del electrón (junio) en Wikisource
• Trabajos relacionados con Poincaré: Sobre la dinámica del electrón (julio) en Wikisource
• Gingras, Yves (marzo de 2008). "La construcción colectiva de la memoria científica: la conexión Einstein-Poincaré y sus descontentos, 1905-2005" . Historia de la ciencia . 46 (1): 75-114. doi : 10.1177 / 007327530804600103 . ISSN  0073-2753 . S2CID  52065287 .
• Popp, Bruce D. (2020), Popp, Bruce D (ed.), "Einstein, Poincaré and the Origins of Special Relativity" , Henri Poincaré: Electrons to Special Relativity: Translation of Selected Papers and Discussion , Cham: Springer International Publishing , págs. 211–225, doi : 10.1007 / 978-3-030-48039-4_11 , ISBN 978-3-030-48039-4, consultado el 29 de octubre de 2020