Las críticas a la teoría de la relatividad de Albert Einstein se expresaron principalmente en los primeros años después de su publicación a principios del siglo XX, sobre bases científicas , pseudocientíficas , filosóficas o ideológicas . [A 1] [A 2] [A 3] Aunque algunas de estas críticas tuvieron el apoyo de científicos reputados, la teoría de la relatividad de Einstein es ahora aceptada por la comunidad científica. [1]
Entre las razones que se han tenido para criticar la teoría de la relatividad se encuentran las teorías alternativas, el rechazo del método matemático abstracto y los supuestos errores de la teoría. Según algunos autores, las objeciones antisemitas a la herencia judía de Einstein también desempeñaron un papel ocasional en estas objeciones. [A 1] [A 2] [A 3] Todavía hoy existen algunos críticos de la relatividad, pero sus opiniones no son compartidas por la mayoría de la comunidad científica. [A 4] [A 5]
A finales del siglo XIX, se difundió la idea de que todas las fuerzas de la naturaleza son de origen electromagnético (la « visión electromagnética del mundo »), especialmente en los trabajos de Joseph Larmor (1897) y Wilhelm Wien (1900). Esto fue aparentemente confirmado por los experimentos de Walter Kaufmann (1901-1903), quien midió un aumento de la masa de un cuerpo con la velocidad que era consistente con la hipótesis de que la masa era generada por su campo electromagnético. Max Abraham (1902) esbozó posteriormente una explicación teórica del resultado de Kaufmann en la que se consideraba al electrón como rígido y esférico. Sin embargo, se encontró que este modelo era incompatible con los resultados de muchos experimentos (incluido el experimento de Michelson-Morley , los experimentos de Rayleigh y Brace y el experimento de Trouton-Noble ), según los cuales no se había observado movimiento de un observador con respecto al éter luminífero ("deriva del éter") a pesar de los numerosos intentos de hacerlo. Henri Poincaré (1902) conjeturó que esta falla surgió de una ley general de la naturaleza, que llamó "el principio de relatividad ". Hendrik Antoon Lorentz (1904) creó una teoría detallada de la electrodinámica ( teoría del éter de Lorentz ) que se basó en la existencia de un éter inmóvil y empleó un conjunto de transformaciones de coordenadas de espacio y tiempo que Poincaré llamó transformaciones de Lorentz, incluyendo los efectos de la contracción de la longitud y el tiempo local . Sin embargo, la teoría de Lorentz solo satisfizo parcialmente el principio de relatividad, porque sus fórmulas de transformación para la velocidad y la densidad de carga eran incorrectas. Esto fue corregido por Poincaré (1905) quien obtuvo la covarianza de Lorentz completa de las ecuaciones electrodinámicas. [A 6] [B 1]
Criticando la teoría de Lorentz de 1904, Abraham (1904) sostuvo que la contracción de Lorentz de los electrones requiere una fuerza no electromagnética para asegurar la estabilidad del electrón. Esto era inaceptable para él como defensor de la cosmovisión electromagnética. Continuó diciendo que mientras no haya una explicación consistente de cómo esas fuerzas y potenciales actúan juntos sobre el electrón, el sistema de hipótesis de Lorentz está incompleto y no satisface el principio de relatividad. [A 7] [C 1] Poincaré (1905) eliminó esta objeción al demostrar que el potencial no electromagnético (" tensión de Poincaré ") que mantiene unido al electrón puede formularse de una manera covariante de Lorentz, y demostró que en principio es posible crear un modelo covariante de Lorentz para la gravitación que él consideraba también de naturaleza no electromagnética. [B 2] De este modo, se demostró la consistencia de la teoría de Lorentz, pero se tuvo que abandonar la cosmovisión electromagnética. [A 8] [A 9] Finalmente, Albert Einstein publicó en septiembre de 1905 lo que ahora se llama relatividad especial , que se basaba en una aplicación radicalmente nueva del principio de relatividad en relación con la constancia de la velocidad de la luz. En la relatividad especial, las coordenadas espaciales y temporales dependen del marco de referencia del observador inercial, y el éter luminífero no desempeña ningún papel en la física. Aunque esta teoría se basaba en un modelo cinemático muy diferente, era experimentalmente indistinguible de la teoría del éter de Lorentz y Poincaré, ya que ambas teorías satisfacen el principio de relatividad de Poincaré y Einstein, y ambas emplean las transformaciones de Lorentz. Después de la introducción por parte de Minkowski en 1908 del modelo geométrico del espacio-tiempo para la versión de la relatividad de Einstein, la mayoría de los físicos finalmente se decidieron a favor de la versión de la relatividad de Einstein-Minkowski con sus nuevas y radicales visiones del espacio y el tiempo, en las que no había ningún papel útil para el éter. [B 3] [A 8]
Experimentos de Kaufmann-Bucherer-Neumann : Para decidir de manera concluyente entre las teorías de Abraham y Lorentz, Kaufmann repitió sus experimentos en 1905 con mayor precisión. Sin embargo, mientras tanto la situación teórica había cambiado. Alfred Bucherer y Paul Langevin (1904) desarrollaron otro modelo, en el que el electrón se contrae en la línea de movimiento y se dilata en la dirección transversal, de modo que el volumen permanece constante. Mientras Kaufmann todavía estaba evaluando sus experimentos, Einstein publicó su teoría de la relatividad especial. Finalmente, Kaufmann publicó sus resultados en diciembre de 1905 y argumentó que estaban de acuerdo con la teoría de Abraham y requerían el rechazo de la "suposición básica de Lorentz y Einstein" (el principio de relatividad). Lorentz reaccionó con la frase "Estoy al final de mi latín", mientras que Einstein no mencionó esos experimentos antes de 1908. Sin embargo, otros comenzaron a criticar los experimentos. Max Planck (1906) aludió a inconsistencias en la interpretación teórica de los datos, y Adolf Bestelmeyer (1906) introdujo nuevas técnicas, que (especialmente en el área de bajas velocidades) dieron resultados diferentes y pusieron en duda los métodos de Kaufmann. Por lo tanto, Bucherer (1908) realizó nuevos experimentos y llegó a la conclusión de que confirmaban la fórmula de masa de la relatividad y, por lo tanto, el "principio de relatividad de Lorentz y Einstein". Sin embargo, los experimentos de Bucherer fueron criticados por Bestelmeyer, lo que dio lugar a una fuerte disputa entre los dos experimentalistas. Por otro lado, experimentos adicionales de Hupka (1910), Neumann (1914) y otros parecieron confirmar el resultado de Bucherer. Las dudas duraron hasta 1940, cuando en experimentos similares la teoría de Abraham fue refutada concluyentemente. (Cabe señalar que, además de estos experimentos, la fórmula relativista de la masa ya había sido confirmada en 1917 en el curso de las investigaciones sobre la teoría de los espectros. En los aceleradores de partículas modernos , la fórmula relativista de la masa se confirma rutinariamente.) [A 10] [A 11] [A 12] [B 4] [B 5] [C 2]
En 1902-1906, Dayton Miller repitió el experimento de Michelson-Morley junto con Edward W. Morley . Confirmaron el resultado nulo del experimento inicial. Sin embargo, en 1921-1926, Miller realizó nuevos experimentos que aparentemente dieron resultados positivos. [C 3] Estos experimentos inicialmente atrajeron cierta atención en los medios y en la comunidad científica [A 13] pero se han considerado refutados por las siguientes razones: [A 14] [A 15] Einstein, Max Born y Robert S. Shankland señalaron que Miller no había considerado apropiadamente la influencia de la temperatura. Un análisis moderno de Roberts muestra que el experimento de Miller da un resultado nulo, cuando se consideran adecuadamente las deficiencias técnicas del aparato y las barras de error. [B 6] Además, el resultado de Miller está en desacuerdo con todos los demás experimentos, que se llevaron a cabo antes y después. Por ejemplo, Georg Joos (1930) utilizó un aparato de dimensiones similares al de Miller, pero obtuvo resultados nulos. En experimentos recientes del tipo Michelson-Morley donde se aumenta considerablemente la longitud de coherencia utilizando láseres y máseres los resultados siguen siendo negativos.
En la anomalía de neutrinos más rápida que la luz de 2011 , la colaboración OPERA publicó resultados que parecían mostrar que la velocidad de los neutrinos es ligeramente más rápida que la velocidad de la luz. Sin embargo, la colaboración OPERA encontró fuentes de error y las confirmó en 2012, lo que explicó completamente los resultados iniciales. En su publicación final, se afirmó una velocidad de neutrinos consistente con la velocidad de la luz. También experimentos posteriores encontraron concordancia con la velocidad de la luz, véase mediciones de la velocidad de los neutrinos . [ cita requerida ]
También se afirmó que la relatividad especial no puede manejar la aceleración, lo que llevaría a contradicciones en algunas situaciones. Sin embargo, esta evaluación no es correcta, ya que la aceleración en realidad puede describirse en el marco de la relatividad especial (ver Aceleración (relatividad especial) , Marco de referencia propio (espacio-tiempo plano) , Movimiento hiperbólico , Coordenadas de Rindler , Coordenadas de Born ). Las paradojas que se basan en una comprensión insuficiente de estos hechos se descubrieron en los primeros años de la relatividad. Por ejemplo, Max Born (1909) intentó combinar el concepto de cuerpos rígidos con la relatividad especial. Que este modelo era insuficiente lo demostró Paul Ehrenfest (1909), quien demostró que un cuerpo rígido en rotación, según la definición de Born, sufriría una contracción de la circunferencia sin contracción del radio, lo cual es imposible ( paradoja de Ehrenfest ). Max von Laue (1911) demostró que los cuerpos rígidos no pueden existir en la relatividad especial, ya que la propagación de señales no puede superar la velocidad de la luz, por lo que un cuerpo acelerado y en rotación sufrirá deformaciones. [Un 16] [Un 7] [Un 8] [C 4]
Paul Langevin y von Laue demostraron que la paradoja de los gemelos puede resolverse completamente considerando la aceleración en la relatividad especial. Si dos gemelos se alejan uno del otro y uno de ellos acelera y regresa al otro, entonces el gemelo acelerado es más joven que el otro, ya que se encontraba en al menos dos sistemas de referencia inerciales y, por lo tanto, su evaluación de qué eventos son simultáneos cambió durante la aceleración. Para el otro gemelo nada cambia ya que permaneció en un solo sistema. [A 17] [B 9]
Otro ejemplo es el efecto Sagnac . Se envían dos señales en direcciones opuestas alrededor de una plataforma giratoria. Tras su llegada se produce un desplazamiento de las franjas de interferencia. El propio Sagnac creía haber demostrado la existencia del éter. Sin embargo, la relatividad especial puede explicar fácilmente este efecto. Visto desde un sistema de referencia inercial, es una consecuencia simple de la independencia de la velocidad de la luz respecto de la velocidad de la fuente, ya que el receptor se aleja de un haz, mientras que se acerca al otro. Visto desde un sistema giratorio, la valoración de la simultaneidad cambia durante la rotación y, en consecuencia, la velocidad de la luz no es constante en sistemas acelerados. [A 18] [B 10]
Como demostró Einstein, la única forma de movimiento acelerado que no puede describirse de forma no local es la debida a la gravitación . Einstein tampoco estaba satisfecho con el hecho de que se prefirieran los sistemas inerciales a los acelerados. Así, a lo largo de varios años (1908-1915), Einstein desarrolló la relatividad general . Esta teoría incluye la sustitución de la geometría euclidiana por la geometría no euclidiana , y la curvatura resultante de la trayectoria de la luz llevó a Einstein (1912) a la conclusión de que (como en los sistemas acelerados extendidos) la velocidad de la luz no es constante en los campos gravitatorios extendidos. Por tanto, Abraham (1912) argumentó que Einstein le había dado un golpe de gracia a la relatividad especial . Einstein respondió que dentro de su área de aplicación (en áreas donde las influencias gravitacionales pueden despreciarse) la relatividad especial sigue siendo aplicable con gran precisión, por lo que no se puede hablar de un golpe de gracia en absoluto. [Un 19] [Un 11] [Un 12] [Un 13] [C 5]
En la relatividad especial, la transferencia de señales a velocidades superlumínicas es imposible, ya que esto violaría la sincronización de Poincaré-Einstein y el principio de causalidad . Siguiendo un viejo argumento de Pierre-Simon Laplace , Poincaré (1904) aludió al hecho de que la ley de gravitación universal de Newton se basa en una velocidad infinitamente grande de la gravedad . Por lo tanto, la sincronización del reloj por señales de luz podría en principio ser reemplazada por una sincronización del reloj por señales gravitacionales instantáneas. En 1905, el propio Poincaré resolvió este problema al demostrar que en una teoría relativista de la gravedad la velocidad de la gravedad es igual a la velocidad de la luz. Aunque mucho más complicado, esto también es así en la teoría de la relatividad general de Einstein . [B 14] [B 15] [C 6]
Otra aparente contradicción reside en el hecho de que la velocidad de grupo en medios anómalamente dispersivos es mayor que la velocidad de la luz. Esto fue investigado por Arnold Sommerfeld (1907, 1914) y Léon Brillouin (1914). Llegaron a la conclusión de que en tales casos la velocidad de la señal no es igual a la velocidad de grupo, sino a la velocidad del frente , que nunca es más rápida que la velocidad de la luz. De manera similar, también se argumenta que los aparentes efectos superlumínicos descubiertos por Günter Nimtz pueden explicarse mediante una consideración exhaustiva de las velocidades involucradas. [A 20] [B 16] [B 17] [B 18]
Además, el entrelazamiento cuántico (denominado por Einstein como "acción fantasmal a distancia"), según el cual el estado cuántico de una partícula entrelazada no puede describirse completamente sin describir la otra partícula, no implica una transmisión superlumínica de información (véase teletransportación cuántica ), y por lo tanto está en conformidad con la relatividad especial. [B 16]
El conocimiento insuficiente de los principios básicos de la relatividad especial, en particular la aplicación de la transformación de Lorentz en relación con la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo , ha llevado y sigue llevando a la construcción de diversas paradojas aparentes . Tanto la paradoja de los gemelos como la paradoja de Ehrenfest y su explicación ya se han mencionado anteriormente. Además de la paradoja de los gemelos, también la reciprocidad de la dilatación del tiempo ( es decir, cada observador que se mueve inercialmente considera que el reloj del otro está dilatado) fue duramente criticada por Herbert Dingle y otros. Por ejemplo, Dingle escribió una serie de cartas a Nature a finales de la década de 1950. Sin embargo, la autoconsistencia de la reciprocidad de la dilatación del tiempo ya había sido demostrada mucho antes de manera ilustrativa por Lorentz (en sus conferencias de 1910, publicadas en 1931 [A 21] ) y muchos otros, quienes aludieron al hecho de que solo es necesario considerar cuidadosamente las reglas de medición relevantes y la relatividad de la simultaneidad . Otras paradojas conocidas son la paradoja de la escalera y la paradoja de la nave espacial de Bell , que también pueden resolverse simplemente considerando la relatividad de la simultaneidad. [A 22] [A 23] [C 7]
Muchos físicos (como Hendrik Lorentz , Oliver Lodge , Albert Abraham Michelson , Edmund Taylor Whittaker , Harry Bateman , Ebenezer Cunningham , Charles Émile Picard , Paul Painlevé ) se sintieron incómodos con el rechazo del éter y prefirieron interpretar la transformación de Lorentz basándose en la existencia de un marco de referencia preferido, como en las teorías basadas en el éter de Lorentz, Larmor y Poincaré. Sin embargo, la idea de un éter oculto a cualquier observación no fue apoyada por la comunidad científica dominante, por lo tanto, la teoría del éter de Lorentz y Poincaré fue reemplazada por la relatividad especial de Einstein que posteriormente fue formulada en el marco del espacio-tiempo de cuatro dimensiones por Minkowski. [A 24] [A 25] [A 26] [C 8] [C 9] [C 10]
Otros, como Herbert E. Ives, argumentaron que podría ser posible determinar experimentalmente el movimiento de dicho éter, [C 11] pero nunca se encontró a pesar de numerosas pruebas experimentales de invariancia de Lorentz (ver pruebas de relatividad especial ).
También los intentos de introducir algún tipo de éter relativista (coherente con la relatividad) en la física moderna, como el de Einstein sobre la base de la relatividad general (1920), o el de Paul Dirac en relación con la mecánica cuántica (1951), no fueron apoyados por la comunidad científica (véase Éter luminífero#¿Fin del éter? ). [A 27] [B 19]
En su discurso de aceptación del Nobel , George F. Smoot (2006) describió sus propios experimentos sobre la anisotropía de la radiación de fondo de microondas cósmico como "Nuevos experimentos de deriva del éter". Smoot explicó que "un problema a superar era el fuerte prejuicio de los buenos científicos que aprendieron la lección del experimento de Michelson y Morley y de la Relatividad Especial de que no había marcos de referencia preferidos". Continuó diciendo que "había una tarea educativa para convencerlos de que esto no violaba la Relatividad Especial, sino que encontraba un marco en el que la expansión del universo parecía particularmente simple". [B 20]
La teoría del arrastre completo del éter , propuesta por George Gabriel Stokes (1844), fue utilizada por algunos críticos como Ludwig Silberstein (1920) o Philipp Lenard (1920) como un contramodelo de la relatividad. En esta teoría, el éter era arrastrado completamente dentro y en las proximidades de la materia, y se creía que varios fenómenos, como la ausencia de arrastre del éter, podían explicarse de forma "ilustrativa" mediante este modelo. Sin embargo, tales teorías están sujetas a grandes dificultades. Especialmente la aberración de la luz contradecía la teoría, y todas las hipótesis auxiliares, que se inventaron para rescatarla, son contradictorias en sí mismas, extremadamente inverosímiles o están en contradicción con otros experimentos como el experimento de Michelson-Gale-Pearson . En resumen, nunca se inventó un modelo matemático y físico sólido del arrastre completo del éter, por lo que esta teoría no era una alternativa seria a la relatividad. [B 21] [B 22] [C 12] [C 13]
Otra alternativa era la llamada teoría de emisión de la luz. Como en la relatividad especial se descarta el concepto de éter, sin embargo la principal diferencia con la relatividad radica en el hecho de que la velocidad de la fuente de luz se suma a la de la luz de acuerdo con la transformación galileana . Como hipótesis de arrastre completo del éter, puede explicar el resultado negativo de todos los experimentos de deriva del éter. Sin embargo, hay varios experimentos que contradicen esta teoría. Por ejemplo, el efecto Sagnac se basa en la independencia de la velocidad de la luz de la velocidad de la fuente, y la imagen de las estrellas dobles debería estar desordenada de acuerdo con este modelo, lo que no se observó. También en experimentos modernos en aceleradores de partículas no se pudo observar tal dependencia de la velocidad. [A 28] [B 23] [B 24] [C 14] Estos resultados se confirman además por el experimento de la estrella doble de De Sitter (1913), repetido de manera concluyente en el espectro de rayos X por K. Brecher en 1977; [2] y el experimento terrestre de Alväger, et al . (1963); [3] que muestran que la velocidad de la luz es independiente del movimiento de la fuente dentro de los límites de la precisión experimental.
Algunos consideran que el principio de la constancia de la velocidad de la luz no está suficientemente fundamentado. Sin embargo, como ya demostraron Robert Daniel Carmichael (1910) y otros, la constancia de la velocidad de la luz puede interpretarse como una consecuencia natural de dos hechos demostrados experimentalmente: [A 29] [B 25]
Téngase en cuenta que las mediciones relativas a la velocidad de la luz son en realidad mediciones de la velocidad bidireccional de la luz, ya que la velocidad unidireccional de la luz depende de la convención elegida para sincronizar los relojes.
Einstein enfatizó la importancia de la covarianza general para el desarrollo de la relatividad general y sostuvo que la covarianza general de su teoría de la gravedad de 1915 aseguraba la implementación de un principio de relatividad generalizada. Esta visión fue cuestionada por Erich Kretschmann (1917), quien sostuvo que toda teoría del espacio y el tiempo (incluso la dinámica newtoniana) puede formularse de manera covariante si se incluyen parámetros adicionales y, por lo tanto, la covarianza general de una teoría sería en sí misma insuficiente para implementar un principio de relatividad generalizada. Aunque Einstein (1918) estuvo de acuerdo con ese argumento, también refutó que la mecánica newtoniana en forma covariante general sería demasiado complicada para usos prácticos. Aunque ahora se entiende que la respuesta de Einstein a Kretschmann era errónea (artículos posteriores demostraron que tal teoría todavía sería utilizable), se puede presentar otro argumento a favor de la covarianza general: es una forma natural de expresar el principio de equivalencia , es decir , la equivalencia en la descripción de un observador en caída libre y un observador en reposo, y por lo tanto es más conveniente utilizar la covarianza general junto con la relatividad general, en lugar de con la mecánica newtoniana. Conectado con esto, también se abordó la cuestión del movimiento absoluto. Einstein argumentó que la covarianza general de su teoría de la gravedad apoya el principio de Mach , que eliminaría cualquier "movimiento absoluto" dentro de la relatividad general. Sin embargo, como señaló Willem de Sitter en 1916, el principio de Mach no se cumple completamente en la relatividad general porque existen soluciones libres de materia de las ecuaciones de campo. Esto significa que el "campo inerciogravitacional", que describe tanto la gravedad como la inercia, puede existir en ausencia de materia gravitatoria. Sin embargo, como señaló Einstein, existe una diferencia fundamental entre este concepto y el espacio absoluto de Newton: el campo inercio-gravitatorio de la relatividad general está determinado por la materia, por lo que no es absoluto. [A 30] [A 31] [B 26] [B 27] [B 28]
En el "Debate de Bad Nauheim" (1920) entre Einstein y (entre otros) Philipp Lenard , este último planteó las siguientes objeciones: criticó la falta de "ilustratividad" de la versión de Einstein de la relatividad, una condición que sugirió que solo podría cumplirse mediante una teoría del éter. Einstein respondió que para los físicos el contenido de "ilustratividad" o " sentido común " había cambiado con el tiempo, por lo que ya no podía usarse como criterio para la validez de una teoría física. Lenard también argumentó que con su teoría relativista de la gravedad Einstein había reintroducido tácitamente el éter bajo el nombre de "espacio". Si bien esta acusación fue rechazada (entre otros) por Hermann Weyl , en un discurso inaugural pronunciado en la Universidad de Leiden en 1920, poco después de los debates de Bad Nauheim, el propio Einstein reconoció que según su teoría general de la relatividad, el llamado "espacio vacío" posee propiedades físicas que influyen en la materia y viceversa . Lenard también argumentó que la teoría general de la relatividad de Einstein admite la existencia de velocidades superlumínicas, en contradicción con los principios de la relatividad especial; por ejemplo, en un sistema de coordenadas rotatorio en el que la Tierra está en reposo, los puntos distantes de todo el universo giran alrededor de la Tierra con velocidades superlumínicas. Sin embargo, como señaló Weyl, es incorrecto tratar un sistema extendido rotatorio como un cuerpo rígido (ni en la relatividad especial ni en la general), por lo que la velocidad de la señal de un objeto nunca excede la velocidad de la luz. Otra crítica que fue planteada tanto por Lenard como por Gustav Mie se refería a la existencia de campos gravitatorios "ficticios" en sistemas de referencia acelerados, que según el Principio de Equivalencia de Einstein no son menos reales físicamente que los producidos por fuentes materiales. Lenard y Mie argumentaron que las fuerzas físicas solo pueden ser producidas por fuentes materiales reales, mientras que el campo gravitatorio que Einstein suponía que existía en un sistema de referencia acelerado no tiene un significado físico concreto. Einstein respondió que, basándose en el principio de Mach , se puede pensar que estos campos gravitatorios son inducidos por las masas distantes. En este sentido, la crítica de Lenard y Mie ha sido justificada, ya que según el consenso moderno, de acuerdo con las propias opiniones maduras de Einstein, el principio de Mach tal como originalmente lo concibió Einstein no está realmente respaldado por la relatividad general, como ya se mencionó anteriormente. [A 32] [C 15]
Ludwik Silberstein , que inicialmente fue partidario de la teoría especial, se opuso en diferentes ocasiones a la relatividad general. En 1920 argumentó que la desviación de la luz por el sol, observada por Arthur Eddington et al. (1919), no es necesariamente una confirmación de la relatividad general, sino que también puede explicarse mediante la teoría de Stokes-Planck del arrastre completo del éter. Sin embargo, tales modelos están en contradicción con la aberración de la luz y otros experimentos (véase "Teorías alternativas"). En 1935, Silberstein afirmó haber encontrado una contradicción en el problema de los dos cuerpos en la relatividad general . La afirmación fue refutada por Einstein y Rosen (1935). [A 33] [B 29] [C 16]
Las consecuencias de la relatividad, como el cambio de los conceptos ordinarios de espacio y tiempo, así como la introducción de la geometría no euclidiana en la relatividad general, fueron criticadas por algunos filósofos de diferentes escuelas filosóficas . Muchos críticos filosóficos tenían un conocimiento insuficiente de la base matemática y formal de la relatividad, [A 34] lo que llevó a que las críticas a menudo pasaran por alto el meollo del asunto. Por ejemplo, la relatividad fue malinterpretada como alguna forma de relativismo . Sin embargo, esto es engañoso ya que fue enfatizado por Einstein o Planck. Por un lado, es cierto que el espacio y el tiempo se volvieron relativos, y los marcos de referencia inerciales se manejan en pie de igualdad. Por otro lado, la teoría hace que las leyes naturales sean invariantes: ejemplos son la constancia de la velocidad de la luz o la covarianza de las ecuaciones de Maxwell. Por ello, Felix Klein (1910) la denominó "teoría invariante del grupo de Lorentz" en lugar de teoría de la relatividad, y Einstein (que, según se dice, utilizó expresiones como "teoría absoluta") también simpatizó con esta expresión. [A 35] [B 30] [B 31] [B 32]
Los defensores del neokantismo ( Paul Natorp , Bruno Bauch, etc.) y de la fenomenología ( Oskar Becker , Moritz Geiger , etc.) también expresaron respuestas críticas a la relatividad . Mientras que algunos de ellos solo rechazaron las consecuencias filosóficas, otros rechazaron también las consecuencias físicas de la teoría. Einstein fue criticado por violar el esquema categórico de Immanuel Kant , es decir , se afirmó que la curvatura del espacio-tiempo causada por la materia y la energía es imposible, ya que la materia y la energía ya requieren los conceptos de espacio y tiempo. También se afirmó que la tridimensionalidad del espacio, la geometría euclidiana y la existencia de simultaneidad absoluta eran necesarias para la comprensión del mundo; ninguno de ellos puede ser alterado por hallazgos empíricos. Al mover todos esos conceptos a un área metafísica, se evitaría cualquier forma de crítica al kantismo . Otros pseudokantianos como Ernst Cassirer o Hans Reichenbach (1920), intentaron modificar la filosofía de Kant. Posteriormente, Reichenbach rechazó por completo el kantismo y se convirtió en un defensor del positivismo lógico . [A 36] [B 33] [B 34] [C 17] [C 18] [C 19]
Basándose en el convencionalismo de Henri Poincaré , filósofos como Pierre Duhem (1914) y Hugo Dingler (1920) argumentaron que los conceptos clásicos de espacio, tiempo y geometría eran, y siempre serán, las expresiones más convenientes en las ciencias naturales, por lo que los conceptos de relatividad no pueden ser correctos. Esto fue criticado por los defensores del positivismo lógico como Moritz Schlick , Rudolf Carnap y Reichenbach. Argumentaron que el convencionalismo de Poincaré podía modificarse para que estuviera de acuerdo con la relatividad. Si bien es cierto que los supuestos básicos de la mecánica newtoniana son más simples, solo se puede hacer que concuerde con los experimentos modernos inventando hipótesis auxiliares. Por otro lado, la relatividad no necesita tales hipótesis, por lo que desde un punto de vista conceptual, la relatividad es de hecho más simple que la mecánica newtoniana. [A 37] [B 35] [B 36] [C 20]
Algunos defensores de la filosofía de la vida , el vitalismo y el realismo crítico (en los países de habla alemana) argumentaron que existe una diferencia fundamental entre los fenómenos físicos, biológicos y psicológicos. Por ejemplo, Henri Bergson (1921), que por lo demás era un defensor de la relatividad especial, argumentó que la dilatación del tiempo no se puede aplicar a los organismos biológicos, por lo que negó la solución relativista de la paradoja de los gemelos. Sin embargo, esas afirmaciones fueron rechazadas por Paul Langevin, André Metz y otros. Los organismos biológicos consisten en procesos físicos, por lo que no hay razón para suponer que no estén sujetos a efectos relativistas como la dilatación del tiempo. [A 38] [B 37] [C 21]
Basándose en la filosofía del ficcionalismo , el filósofo Oskar Kraus (1921) y otros afirmaron que los fundamentos de la relatividad eran sólo ficticios e incluso contradictorios. Algunos ejemplos fueron la constancia de la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud. Estos efectos parecen ser matemáticamente consistentes en su conjunto, pero en realidad supuestamente no son ciertos. Sin embargo, esta visión fue rechazada inmediatamente. Los fundamentos de la relatividad (como el principio de equivalencia o el principio de relatividad) no son ficticios, sino que se basan en resultados experimentales. Además, efectos como la constancia de la velocidad de la luz y la relatividad de la simultaneidad no son contradictorios, sino complementarios entre sí. [A 39] [C 22]
En la Unión Soviética (sobre todo en la década de 1920), la crítica filosófica se expresó sobre la base del materialismo dialéctico . La teoría de la relatividad fue rechazada por antimaterialista y especulativa, y se exigió como alternativa una visión mecanicista del mundo basada en el " sentido común ". Críticas similares también se produjeron en la República Popular China durante la Revolución Cultural . (Por otro lado, otros filósofos consideraron que la relatividad era compatible con el marxismo .) [A 40] [A 41]
Aunque ya en 1909 Planck comparó los cambios producidos por la relatividad con la revolución copernicana , y aunque la relatividad especial fue aceptada por la mayoría de los físicos teóricos y matemáticos en 1911, no fue hasta la publicación de los resultados experimentales de las expediciones del eclipse (1919) por un grupo en torno a Arthur Stanley Eddington que la relatividad fue notada por el público. Después de la publicación de los resultados del eclipse por parte de Eddington, Einstein fue elogiado con entusiasmo en los medios de comunicación y fue comparado con Nicolás Copérnico , Johannes Kepler e Isaac Newton , lo que provocó un "bombo popular de la relatividad" ("Relativitätsrummel", como lo llamaron Sommerfeld, Einstein y otros). Esto desencadenó una contrarreacción de algunos científicos y científicos no científicos que no podían aceptar los conceptos de la física moderna, incluida la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. La controversia pública resultante sobre el estatus científico de la teoría de la gravedad de Einstein, que no tenía precedentes, se llevó a cabo en parte en la prensa. Algunas de las críticas no sólo se dirigieron a la relatividad, sino también personalmente a Einstein, a quien algunos de sus críticos acusaron de estar detrás de la campaña de promoción en la prensa alemana. [A 42] [A 3]
Algunos científicos académicos, especialmente físicos experimentales como los premios Nobel Philipp Lenard y Johannes Stark , así como Ernst Gehrcke , Stjepan Mohorovičić , Rudolf Tomaschek y otros criticaron la creciente abstracción y matematización de la física moderna, especialmente en la forma de la teoría de la relatividad y más tarde la mecánica cuántica . Se vio como una tendencia a la construcción de teorías abstractas, conectada con la pérdida del "sentido común" intuitivo. De hecho, la relatividad fue la primera teoría en la que se pensó que se había demostrado la insuficiencia de la física clásica "ilustrativa". Algunos de los críticos de Einstein ignoraron estos desarrollos e intentaron revitalizar teorías más antiguas, como los modelos de arrastre del éter o las teorías de emisión (ver "Teorías alternativas"). Sin embargo, esos modelos cualitativos nunca fueron lo suficientemente avanzados como para competir con el éxito de las predicciones experimentales precisas y los poderes explicativos de las teorías modernas. Además, existía una gran rivalidad entre físicos experimentales y teóricos en lo que se refiere a la actividad docente y a la ocupación de cátedras en las universidades alemanas. Las opiniones chocaron en los " debates de Bad Nauheim " de 1920 entre Einstein y (entre otros) Lenard, que atrajeron mucha atención pública. [A 43] [A 42] [C 15] [C 23] [C 24]
Además, había muchos críticos (con o sin entrenamiento físico) cuyas ideas estaban muy alejadas de la corriente científica dominante. Estos críticos eran en su mayoría personas que habían desarrollado sus ideas mucho antes de la publicación de la versión de la relatividad de Einstein, y que trataban de resolver de manera sencilla algunos o todos los enigmas del mundo. Por eso, Wazeck (que estudió algunos ejemplos alemanes) dio a estos "investigadores libres" el nombre de "solucionadores de enigmas del mundo" ("Welträtsellöser", como Arvid Reuterdahl , Hermann Fricke o Johann Heinrich Ziegler). Sus puntos de vista tenían raíces bastante diferentes en el monismo , la Lebensreform o el ocultismo . Sus puntos de vista se caracterizaban típicamente por el hecho de que rechazaban prácticamente toda la terminología y los métodos (principalmente matemáticos) de la ciencia moderna. Sus trabajos fueron publicados por editoriales privadas o en revistas populares y no especializadas. Para muchos "investigadores libres" (sobre todo los monistas) era importante explicar todos los fenómenos mediante modelos mecánicos (o eléctricos) intuitivos e ilustrativos, que también encontraron su expresión en su defensa del éter. Por esta razón, se oponían a la abstracción e inescrutabilidad de la teoría de la relatividad, que se consideraba un método de cálculo puro que no podía revelar las verdaderas razones subyacentes a los fenómenos. Los "investigadores libres" utilizaban a menudo explicaciones mecánicas de la gravitación , en las que la gravedad es causada por algún tipo de "presión del éter" o "presión de masa a distancia". Tales modelos se consideraban una alternativa ilustrativa a las teorías matemáticas abstractas de la gravitación de Newton y Einstein. La enorme confianza en sí mismos de los "investigadores libres" es digna de mención, ya que no sólo creían haber resuelto los grandes enigmas del mundo, sino que muchos también parecían esperar que convencerían rápidamente a la comunidad científica. [A 44] [C 25] [C 26] [C 27]
Como Einstein rara vez se defendía de estos ataques, esta tarea fue asumida por otros teóricos de la relatividad, quienes (según Hentschel) formaron una especie de "cinturón defensivo" alrededor de Einstein. Algunos representantes fueron Max von Laue , Max Born, etc. y, en el nivel científico-popular y filosófico, Hans Reichenbach , André Metz , etc., quienes dirigieron muchas discusiones con críticos en revistas y periódicos semipopulares. Sin embargo, la mayoría de estas discusiones fracasaron desde el principio. Físicos como Gehrcke, algunos filósofos y los "investigadores libres" estaban tan obsesionados con sus propias ideas y prejuicios que eran incapaces de comprender los fundamentos de la relatividad; en consecuencia, los participantes de las discusiones hablaban sin entenderse entre sí. De hecho, la teoría que criticaban no era la relatividad en absoluto, sino más bien una caricatura de ella. Los "investigadores libres" fueron ignorados en su mayoría por la comunidad científica, pero también, con el tiempo, físicos respetados como Lenard y Gehrcke se encontraron en una posición fuera de la comunidad científica. Sin embargo, los críticos no creían que esto se debiera a sus teorías incorrectas, sino más bien a una conspiración de los físicos relativistas (y en los años 1920 y 1930 también de los judíos ), que supuestamente intentaron acallar a los críticos y preservar y mejorar sus propias posiciones dentro del mundo académico. Por ejemplo, Gehrcke (1920/24) sostuvo que la propagación de la relatividad es un producto de una especie de sugestión masiva . Por lo tanto, encargó a un servicio de monitoreo de medios que recopilara más de 5000 recortes de periódicos relacionados con la relatividad y publicó sus hallazgos en un libro. Sin embargo, las afirmaciones de Gehrcke fueron rechazadas, porque la simple existencia de la "bombo publicitario de la relatividad" no dice nada sobre la validez de la teoría y, por lo tanto, no puede usarse a favor o en contra de la relatividad. [Un 45] [Un 46] [C 28]
Posteriormente, algunos críticos intentaron mejorar sus posiciones mediante la formación de alianzas . Una de ellas fue la "Academia de las Naciones", fundada en 1921 en los EE. UU. por Robert T. Browne y Arvid Reuterdahl . Otros miembros fueron Thomas Jefferson Jackson See y, así como Gehrcke y Mohorovičić en Alemania. Se desconoce si otros críticos estadounidenses como Charles Lane Poor , Charles Francis Brush y Dayton Miller también eran miembros. La alianza desapareció a mediados de la década de 1920 en Alemania y en 1930 en los EE. UU. [A 47]
Poco antes y durante la Primera Guerra Mundial, aparecieron algunas críticas de motivación nacionalista a la relatividad y a la física moderna. Por ejemplo, Pierre Duhem consideraba que la relatividad era producto del espíritu alemán "demasiado formal y abstracto", que estaba en conflicto con el "sentido común". De manera similar, la crítica popular en la Unión Soviética y China, que en parte estaba organizada políticamente, rechazó la teoría no por objeciones fácticas, sino por estar motivada ideológicamente y ser producto de la decadencia occidental. [A 48] [A 40] [A 41]
En esos países, los alemanes o la civilización occidental eran los enemigos. Sin embargo, en Alemania, la ascendencia judía de algunos de los principales defensores de la relatividad, como Einstein y Minkowski, los convirtió en el blanco de críticas racistas, aunque muchos de los críticos alemanes de Einstein no mostraron evidencia de tales motivos. El ingeniero Paul Weyland , un conocido agitador nacionalista, organizó la primera reunión pública contra la relatividad en Berlín en 1919. Si bien Lenard y Stark también eran conocidos por sus opiniones nacionalistas, se negaron a participar en las manifestaciones de Weyland, y la campaña de Weyland finalmente fracasó debido a la falta de oradores destacados. Lenard y otros, en cambio, respondieron al desafío de Einstein a sus críticos profesionales de debatir sus teorías en la conferencia científica que se celebra anualmente en Bad Nauheim. Aunque los críticos de Einstein, asumiendo sin ninguna justificación real que Einstein estaba detrás de las actividades de la prensa alemana para promover el triunfo de la relatividad, generalmente evitaron los ataques antisemitas en sus publicaciones anteriores, más tarde quedó claro para muchos observadores que el antisemitismo sí jugó un papel significativo en algunos de los ataques. [A 49]
En respuesta a este estado de ánimo subyacente, el propio Einstein especuló abiertamente en un artículo de periódico que, además de un conocimiento insuficiente de la física teórica, el antisemitismo motivaba, al menos en parte, sus críticas. Algunos críticos, incluido Weyland, reaccionaron con enojo y afirmaron que tales acusaciones de antisemitismo solo se hacían para obligar a los críticos a callarse. Sin embargo, posteriormente Weyland, Lenard, Stark y otros mostraron claramente sus sesgos antisemitas al comenzar a combinar sus críticas con el racismo . Por ejemplo, Theodor Fritsch destacó las supuestas consecuencias negativas del "espíritu judío" en la física de la relatividad, y la prensa de extrema derecha continuó esta propaganda sin obstáculos. Después del asesinato de Walther Rathenau (1922) y las amenazas de muerte contra Einstein, abandonó Berlín durante algún tiempo. El libro de Gehrcke sobre "La sugestión masiva de la teoría de la relatividad" (1924) no era antisemita en sí mismo, pero fue elogiado por la prensa de extrema derecha por describir un supuesto comportamiento judío típico, que también se atribuyó personalmente a Einstein. Philipp Lenard en 1922 habló del "espíritu extranjero" como fundamento de la relatividad, y después se unió al partido nazi en 1924; Johannes Stark hizo lo mismo en 1930. Ambos eran defensores de la llamada Física alemana , que solo aceptaba el conocimiento científico basado en experimentos, y solo si era accesible a los sentidos. Según Lenard (1936), esta es la " física aria o física del hombre de tipo nórdico " en contraposición a la supuesta "física judía formal-dogmática". Se pueden encontrar críticas antisemitas adicionales en los escritos de Wilhelm Müller , Bruno Thüring y otros. Por ejemplo, Müller afirmó erróneamente que la relatividad era un "asunto puramente judío" y que correspondería a la "esencia judía", etc., mientras que Thüring hizo comparaciones entre el Talmud y la relatividad. [A 50] [A 42] [A 51] [A 52] [B 38] [C 29]
Algunos de los críticos de Einstein, como Lenard, Gehrcke y Reuterdahl, lo acusaron de plagio y cuestionaron sus afirmaciones prioritarias sobre la autoría de la teoría de la relatividad. El objetivo de tales acusaciones era promover alternativas más tradicionales al enfoque hipotético-deductivo abstracto de Einstein sobre la física, mientras que el propio Einstein debía ser desacreditado personalmente. Los partidarios de Einstein argumentaron que tales acusaciones personales eran injustificadas, ya que el contenido físico y la aplicabilidad de las teorías anteriores eran bastante diferentes de la teoría de la relatividad de Einstein. Sin embargo, otros argumentaron que entre ellos Poincaré y Lorentz habían publicado anteriormente varios de los elementos centrales del artículo de Einstein sobre la relatividad de 1905, incluido un principio de relatividad generalizada que Poincaré pretendía que se aplicara a toda la física. Algunos ejemplos: [A 53] [A 54] [B 39] [B 40] [C 30] [C 31]
Algunos historiadores contemporáneos de la ciencia han revivido la cuestión de si Einstein posiblemente estuvo influenciado por las ideas de Poincaré, quien primero enunció el principio de relatividad y lo aplicó a la electrodinámica, desarrollando interpretaciones y modificaciones de la teoría electrónica de Lorentz que parecen haber anticipado lo que ahora se llama relatividad especial. [A 55] Otra discusión se refiere a una posible influencia mutua entre Einstein y David Hilbert en lo que respecta a completar las ecuaciones de campo de la relatividad general (ver Disputa de prioridad de la relatividad ).
Una recopilación de diversas críticas se puede encontrar en el libro Hundert Autoren gegen Einstein ( Cien autores contra Einstein ), publicado en 1931. [4] Contiene textos muy breves de 28 autores y extractos de las publicaciones de otros 19 autores. El resto consiste en una lista que también incluye a personas que solo durante algún tiempo se opusieron a la relatividad. De entre los conceptos de Einstein, el más atacado es el espacio-tiempo, seguido por la velocidad de la luz como una constante y la relatividad de la simultaneidad , con otros conceptos a continuación. [5] Además de las objeciones filosóficas (basadas principalmente en el kantismo ), también se incluyeron algunos supuestos fallos elementales de la teoría; sin embargo, como algunos comentaron, esos fallos se debieron a la incomprensión de la relatividad por parte de los autores. Por ejemplo, Hans Reichenbach escribió un informe en la sección de entretenimiento de un periódico, describiendo el libro como "una magnífica colección de errores ingenuos" y como "literatura divertida no intencionada". [A 56] [6] Albert von Brunn interpretó el libro como un panfleto "de una impotencia tan deplorable como la que sólo se da en otros ámbitos de la política" y "un retroceso a los siglos XVI y XVII" y concluyó que "sólo se puede esperar que la ciencia alemana no vuelva a verse avergonzada por tan tristes garabatos", [A 56] y Einstein dijo, en respuesta al libro, que si estaba equivocado, entonces un autor habría sido suficiente. [7] [8]
Según Goenner, las contribuciones al libro son una mezcla de incompetencia físico-matemática, arrogancia y la sensación de los críticos de ser reprimidos por los físicos contemporáneos que abogaban por la nueva teoría. La recopilación de los autores muestra, continúa Goenner, que no se trató de una reacción dentro de la comunidad de la física —solo estaban presentes un físico ( Karl Strehl ) y tres matemáticos ( Jean-Marie Le Roux , Emanuel Lasker y Hjalmar Mellin )— sino de una reacción de una ciudadanía académica insuficientemente educada, que no sabía qué hacer con la relatividad. En cuanto a la edad media de los autores: el 57% eran sustancialmente mayores que Einstein, un tercio tenía más o menos la misma edad y solo dos personas eran sustancialmente más jóvenes. [A 57] Dos autores (Reuterdahl, von Mitis) eran antisemitas y otros cuatro posiblemente estaban relacionados con el movimiento nazi. Por otra parte, no se encuentra en el libro ninguna expresión antisemita, y además incluye contribuciones de algunos autores de ascendencia judía (Salomo Friedländer, Ludwig Goldschmidt, Hans Israel, Emanuel Lasker , Oskar Kraus , Menyhért Palágyi ). [A 57] [A 58] [C 32]
La teoría de la relatividad se considera autoconsistente, es consistente con muchos resultados experimentales y sirve como base de muchas teorías exitosas como la electrodinámica cuántica . Por lo tanto, la comunidad científica no ha tomado en serio las críticas fundamentales (como las de Herbert Dingle , Louis Essen , Petr Beckmann , Maurice Allais y Tom van Flandern ) y, debido a la falta de calidad de muchas publicaciones críticas (encontradas en el proceso de revisión por pares ), rara vez fueron aceptadas para su publicación en revistas científicas de renombre (a excepción de unos pocos artículos de, digamos, Mansuripur [9] y Javanshiry [10] sobre algunas paradojas en la definición de, respectivamente, la fuerza de Lorentz y la fuerza (forma general) en la relatividad especial). Al igual que en la década de 1920, la mayoría de los trabajos críticos se publican en pequeñas editoriales, revistas alternativas (como "Apeiron" o "Galilean Electrodynamics") o sitios web privados. [A 4] [A 5] Por consiguiente, cuando la comunidad científica ha abordado la crítica de la relatividad, ha sido sobre todo en estudios históricos. [A 1] [A 2] [A 3]
Sin embargo, esto no significa que no haya más desarrollo en la física moderna. El progreso de la tecnología a lo largo del tiempo ha llevado a formas extremadamente precisas de probar las predicciones de la relatividad, y hasta ahora ha pasado con éxito todas las pruebas (como en aceleradores de partículas para probar la relatividad especial, y mediante observaciones astronómicas para probar la relatividad general). Además, en el campo teórico hay investigaciones continuas destinadas a unir la relatividad general y la teoría cuántica , entre las que todavía persiste una incompatibilidad fundamental. [11] Los modelos más prometedores son la teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles . Algunas variaciones de esos modelos también predicen violaciones de la invariancia de Lorentz en una escala muy pequeña. [B 41] [B 42] [B 43]