Disputa sobre la prioridad de la relatividad

Problema en la historia de la ciencia

Albert Einstein presentó las teorías de la relatividad especial y la relatividad general en publicaciones que no contenían referencias formales a la literatura previa o que solo hacían referencia a un pequeño número de sus predecesores para los resultados fundamentales en los que basó sus teorías, en particular al 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, ya sea total o parcialmente, por otros antes de Einstein. La cuestión es hasta qué punto se debe atribuir a Einstein y a varios otros individuos la formulación de estas teorías, basándose en consideraciones de prioridad .

Varios académicos han cuestionado aspectos del trabajo de Einstein, Poincaré y Lorentz que condujeron a la publicación de las teorías en 1905. Las preguntas planteadas por estos académicos incluyen hasta qué punto Einstein estaba familiarizado con el trabajo de Poincaré, si Einstein estaba familiarizado con el artículo de Lorentz de 1904 o una revisión del mismo, y hasta qué punto Einstein seguía a otros físicos en ese momento. Se sabe que Einstein estaba familiarizado con el artículo de Poincaré de 1902 [Poi02], pero no se sabe hasta qué punto estaba familiarizado con otros trabajos de Poincaré en 1905. Sin embargo, se sabe que conocía [Poi00] en 1906, porque lo citó en [Ein06]. El artículo de Lorentz de 1904 [Lor04] contenía las transformaciones que llevaban su nombre que aparecieron en Annalen der Physik . Algunos autores afirman que Einstein trabajó en un relativo aislamiento y con un 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 Poincaré de 1902, lo que los mantuvo "sin aliento durante semanas" [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 hiciera contribuciones significativas. ^[1]

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 tiene en cuenta a muchos otros científicos, ya sea por anticipar algunos aspectos de la teoría o por contribuir 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 las supuestas contribuciones de otros, como Olinto De Pretto , quien según algunos académicos matemáticos no creó la relatividad, pero fue el primero en utilizar la ecuación. ^[2] También la primera esposa de Einstein, Mileva Marić , aunque su contribución no se considera que tenga ningún fundamento según los académicos serios. ^[1]

En su Historia de las teorías del éter y la electricidad de 1953, E. T. Whittaker afirmó que la relatividad es una creación de Poincaré y Lorentz y atribuyó poca importancia a los trabajos de Einstein. ^[3] 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 de la "teoría de Lorentz-Einstein". Pero sostienen que fue Einstein quien eliminó el éter clásico y demostró la relatividad del espacio y el tiempo. También sostienen que Poincaré demostró la relatividad del espacio y el tiempo sólo en sus escritos filosóficos , pero en sus artículos físicos mantuvo el éter como un marco de referencia privilegiado que es perfectamente indetectable, y continuó (como Lorentz) distinguiendo entre longitudes y tiempos "reales" medidos por observadores en reposo dentro del éter, y longitudes y tiempos "aparentes" medidos por observadores en movimiento dentro del éter. ^{[B 1] [B 2] [B 3] [B 4] [B 5]} 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 tenían la mayoría de las transformaciones de Lorentz, Poincaré las tenía todas. Cohn y Bucherer rechazaron el éter. Poincaré, Cohn y Abraham tenían una interpretación física del tiempo 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 una hazaña única de Einstein. ^{[B 6]}

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 al éter como una "hipótesis conveniente" y continuó utilizando el concepto también en libros posteriores en 1908 ([Poi08], Libro 3) y 1912 ([Poi13], Cap. 6).
• En 1895, Poincaré argumentó ^{[ cita requerida ]} 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 ] lo llamó el Principio de Movimiento Relativo, es decir, que las leyes del movimiento deberían ser las mismas en todos los sistemas inerciales. Los términos alternativos utilizados por Poincaré fueron "relatividad del espacio" y "principio de relatividad". ^[4] 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 tenemos medios, y no podemos tener ninguno, de determinar si estamos o no siendo llevados en tal movimiento". Sin embargo, también afirmó que no sabemos si este principio resultará ser cierto, pero que es interesante determinar lo que implica el principio.
• En 1900 ([Poi00]), Poincaré publicó un artículo en el que decía que la radiación podía considerarse un fluido ficticio con una masa equivalente a . Derivó esta interpretación de la "teoría de los electrones" de Lorentz, que incorporaba 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]. De modo que dos eventos, que son simultáneos en un marco de referencia, no lo son en otro marco. Es muy similar al que propuso posteriormente Einstein. ^[5] 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] sostuvo 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 ciertas otras suposiciones básicas sobre la homogeneidad e isotropía del espacio, que los teóricos suelen dar por sentadas) 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 visión que se desarrollará aquí 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 tienen lugar los procesos electromagnéticos ". * 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 concuerdan con la electrodinámica de Lorentz. Poincaré no se menciona en este artículo, aunque se lo cita formalmente en un artículo sobre relatividad especial escrito por Einstein el año siguiente.
• En 1905, Einstein fue el primero en sugerir que cuando un cuerpo material perdía energía (ya sea radiación o calor) en la cantidad , su masa disminuía en la cantidad . ^[6] ${\displaystyle \Delta E}$ ${\displaystyle \Delta E/c^{2}}$
• Hermann Minkowski demostró en 1907 que la teoría de la relatividad especial podía describirse elegantemente utilizando un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, que combina la dimensión del tiempo con las tres dimensiones del espacio.
• En 1920, Einstein volvió al concepto de que el éter no tiene estado de movimiento. ^{[7] [8]}

Comentarios de Lorentz, Poincaré y Einstein

Lorentz

En un artículo escrito en 1914 y publicado en 1921, ^[9] Lorentz expresó su aprecio por el artículo de Palermo de Poincaré (1906) ^[10] sobre la relatividad. Lorentz afirmó:

No he indicado la transformación que conviene más. Ésta la hizo Poincaré y luego el señor Einstein y Minkowski. [...] Porque no había pensado en la vía directa que conducía a ella, 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 se utilizan –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, se trataría de simples magnitudes auxiliares cuya introducción no es más que un artificio matemático. [...] No establecí el principio de relatividad como rigurosa y universalmente verdadero. 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. [...] Añadamos que, corrigiendo 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 esboza las diferencias entre sus resultados y los de Einstein de la siguiente manera: ^[11]

[p. 230]: La principal diferencia [es] que Einstein simplemente postula lo que hemos deducido, con cierta dificultad y no del todo satisfactoriamente, de las ecuaciones fundamentales del campo electromagnético. [p. 321]: La principal causa de mi fracaso fue mi apego a la idea de que la variable t sólo puede ser considerada como el tiempo verdadero y que mi tiempo local t′ debe ser considerado 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 fenómenos en términos de x′, y′, z′, t′ debemos trabajar con estas variables exactamente como podríamos hacerlo con x, y, z, t.

Respecto al hecho de que en este libro Lorentz sólo menciona a Einstein y no a Poincaré en relación con a) la sincronización por señales de luz, b) la reciprocidad de la transformación de Lorentz, y c) la ley de transformación relativista para la densidad de carga, Janssen comenta: ^{[B 7]}

[p.90]: Supongo que esto 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 las magnitudes transformadas de Lorentz pueden haberle parecido a Lorentz digresiones filosóficas intrascendentes en exposiciones que, por lo demás, seguían de cerca las suyas. 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.

En una conferencia sobre el experimento de Michelson-Morley en 1927, en la que estuvieron presentes Lorentz y Michelson, Michelson sugirió que Lorentz fue el iniciador de la teoría de la relatividad. Lorentz respondió: ^[12]

Consideré mi transformación temporal sólo como una hipótesis de trabajo heurística. Por lo tanto, la teoría de la relatividad es realmente obra exclusiva de Einstein. Y no cabe duda de que él la habría concebido incluso si no se hubiera realizado ningún trabajo teórico de todos sus predecesores en este campo. Su trabajo es, en este sentido, independiente de las teorías anteriores.

Poincaré

Poincaré atribuyó casi por completo el desarrollo de la nueva mecánica a Lorentz. Sólo mencionó a Einstein en relación con el efecto fotoeléctrico , ^[13] 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 . Escribió: ^[13]

En todos los casos en que difiere de la de Newton, la mecánica de Lorentz se mantiene. Seguimos creyendo que ningún cuerpo en movimiento podrá jamás superar la velocidad de la luz; que la masa de un cuerpo no es constante, sino que depende de su velocidad y del ángulo que forma 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

Hoy en día se sabe que Einstein estaba al tanto de 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 a los Annalen der Physik : ^[14]

Los Annalen también sirvieron como fuente de modestos ingresos adicionales para Einstein, quien escribió más de veinte informes para su Beiblätter –principalmente sobre la teoría del calor–, demostrando así un impresionante dominio de la literatura contemporánea. Esta actividad comenzó en 1905. ^[15] y probablemente fue el resultado de sus publicaciones anteriores en los Annalen en este campo. A juzgar por sus publicaciones entre 1900 y principios de 1905, se podría concluir que la especialidad de Einstein era la termodinámica.

Einstein escribió en 1907 ^[16] que bastaba con darse cuenta de que una magnitud auxiliar introducida por Lorentz y que él llamó "tiempo local" podía definirse simplemente como "tiempo". En 1909 ^[17] y 1912 ^[18] Einstein explicó: ^{[B 8]}

...es imposible basar una teoría de las leyes de transformación del espacio y del tiempo únicamente 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 H. A. Lorentz y que, al igual que el principio de relatividad, contiene un supuesto físico que parecía justificarse sólo por los experimentos pertinentes (experimentos de Fizeau, Rowland, etc.) ^[18]

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

Pero Einstein y sus partidarios defendieron la postura 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 ^[19] que Einstein había estado leyendo y estudiando el libro de Poincaré de 1902 Ciencia e hipótesis mucho antes de 1905, que incluía:

• Evaluaciones filosóficas detalladas sobre la relatividad del espacio, el tiempo y la simultaneidad.
• Discusión sobre 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
• Observaciones detalladas sobre el estado físico de la geometría no euclidiana .

Einstein se refiere a Poincaré en relación con la inercia de la energía en 1906 ^[20] y la geometría no euclidiana en 1921 ^[21], pero no en relación con la transformación de Lorentz, el principio de relatividad o el procedimiento de sincronización mediante 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 Poincaré, que dijo que no había leído antes). Einstein escribió en 1953: ^{[B 9]}

No cabe duda de que la teoría especial de la relatividad, si consideramos su desarrollo en retrospectiva, estaba madura 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 aún más esta idea. En lo que a mí respecta, sólo conocía el importante trabajo de Lorentz de 1895 [...] pero no el trabajo posterior de Lorentz, ni las investigaciones posteriores de Poincaré. En este sentido, mi trabajo de 1905 era independiente. [...] La característica nueva de éste fue la comprensión del hecho de que la relación de la transformación de Lorentz trascendía su conexión con las ecuaciones de Maxwell y se refería a 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

En esta sección se citan publicaciones destacadas en las que las personas han expresado su opinión sobre los temas 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 Una historia de las teorías del éter y la electricidad . ^{[B 10]} Atribuyó la responsabilidad de Poincaré y Lorentz, y aludió especialmente al artículo de Lorentz de 1904 (fechado por Whittaker como 1903), al discurso de Poincaré en San Luis (Los principios de la física matemática) de septiembre de 1904 y al artículo de Poincaré de junio de 1905. Whittaker atribuyó al artículo de Einstein sobre la relatividad solo poca importancia, es decir, la formulación de las fórmulas Doppler y de aberración. Max Born pasó tres años intentando disuadir a Whittaker, pero Whittaker insistió en que todo lo importante ya había sido dicho por Poincaré, y que Lorentz tenía claramente la interpretación física. ^[22] ${\displaystyle E=mc^{2}}$

Gerald Holton (1960)

Las afirmaciones de Whittaker fueron criticadas por Gerald Holton (1960, 1973). ^{[B 1]} Sostuvo que existen diferencias fundamentales entre las teorías de Einstein por un lado, y las de Poincaré y Lorentz por el otro. Einstein reformuló radicalmente los conceptos de espacio y tiempo, y con ello eliminó el "espacio absoluto" y, por lo tanto, el éter luminífero estacionario de la física. Por otro lado, Holton sostuvo que Poincaré y Lorentz todavía se adhirieron al concepto de éter estacionario, y solo intentaron modificar la dinámica newtoniana, no 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, según Holton, no eran aceptables para Poincaré, por lo que este último solo se refirió a Lorentz como el creador de la "nueva mecánica". Holton también señaló que, si bien el discurso de Poincaré en St. Louis de 1904 fue "agudo y penetrante" y contenía un "principio de relatividad" que está confirmado por la experiencia y necesita un nuevo desarrollo, no "enunció un nuevo principio de relatividad". También aludió a errores de Whittaker, como el de adelantar el artículo de Lorentz de 1904 (publicado en abril de 1904) a 1903.

Opiniones similares a las de Holton fueron expresadas posteriormente (1967, 1970) por su antiguo alumno, Stanley Goldberg. ^{[B 11]}

G.H. Keswani (1965)

En una serie de artículos de 1965 que trazaban la historia de la relatividad, ^{[B 12]} Keswani afirmó que Poincaré y Lorentz deberían tener el crédito principal por la relatividad especial, afirmando que Poincaré deliberadamente le dio crédito a Lorentz varias veces, mientras que Lorentz le dio crédito a Poincaré y Einstein, negándose a tomar crédito para sí mismo. También restó importancia a la teoría de la relatividad general, diciendo que "la teoría general de la relatividad de Einstein es solo una teoría de la gravitación y de modificaciones en las leyes de la física en campos gravitacionales". ^{[B 12]} 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 provocó respuestas, entre otros, de Herbert Dingle y Karl Popper .

Dingle dijo, entre otras cosas, que "... 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... conocía muy bien a los demás... pero cada uno prefería sus propios puntos de vista" ^{[B 13].}

Karl Popper dice: "Aunque Einstein parece haber conocido la Ciencia y la Hipótesis de Poincaré antes de 1905, no hay ninguna teoría como la de Einstein en este gran libro". ^{[B 14]}

Keswani no aceptó las críticas y respondió en dos cartas también publicadas en la misma revista ( ^{[B 15]} y ^{[B 16]} – en su respuesta a Dingle, sostiene que las tres teorías de la relatividad eran en esencia lo mismo: "... significaban mucho que era común. Y eso era lo que más importaba." ^{[B 15]}

Dingle comentó el año siguiente sobre la historia de la acreditación: "Hasta la Primera Guerra Mundial, las teorías de Lorentz y Einstein fueron consideradas como formas diferentes de la misma idea, pero a Lorentz, al tener prioridad y ser una figura más establecida que hablaba un lenguaje más familiar, se le atribuyó el crédito". (Dingle 1967, Nature 216 p. 119-122).

Arthur I. Miller (1973)

Miller (1973, 1981) ^{[B 2]} estuvo de acuerdo con el análisis de Holton y Goldberg, y sostuvo además que aunque la terminología (como el principio de relatividad) utilizada 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 sostuvo que Poincaré distinguió (en su artículo de julio de 1905) entre sistemas "ideales" y "reales" y electrones. Es decir, el uso de los marcos de referencia por parte 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:

p. 172: " Aunque el principio de relatividad de Poincaré se enuncia de manera similar al de Einstein, la diferencia en su contenido es clara. La diferencia crítica es que el principio de Poincaré admite la existencia del éter, y por tanto considera que la velocidad de la luz es exactamente c sólo cuando se mide en sistemas de coordenadas en reposo en el éter. En sistemas de referencia inerciales, la velocidad de la luz es c y es independiente del movimiento del emisor como resultado de ciertos efectos compensatorios como el tiempo local matemático y la hipótesis de una contracción 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 fue el que más se acercó a hacer consistente la electrodinámica, pero no a una teoría de la relatividad ". p. 217: "Poincaré relacionó el sistema imaginario Σ' con el sistema fijo del éter S'".

Miller (1996) ^{[B 2]} sostiene que Poincaré se guiaba por el empirismo y estaba dispuesto a admitir que los experimentos podían demostrar que la relatividad estaba equivocada, y por eso 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 del electrón de Lorentz. Esto es incorrecto". [p. 96] En cambio, Miller afirma que las teorías son matemáticamente equivalentes pero no físicamente equivalentes. [p. 91–92]

Abraham País (1982)

En su biografía de Einstein de 1982, Sutil es el Señor , ^{[B 3]} 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 bien la falta de conocimiento físico del autor coincide con su ignorancia de la literatura ", aunque Pais admitió que tanto él como sus colegas consideran la versión original de la Historia de Whittaker como una obra maestra. Aunque aparentemente estaba tratando de demostrar algo sobre el tratamiento que Whittaker hace del origen de la relatividad especial, la formulación de Pais de esa declaración fue reprendida por al menos un destacado crítico de su libro de 1982 por ser "indignante" y "lamentable". ^[23] También en contraste con la afirmación excesivamente generalizada 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" ^[24] mientras que Freeman Dyson dice de los 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 tendremos". ^[25]

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

p. 118: " A lo largo del artículo de 1895, se postula explícitamente el éter de Fresnel "; p. 125: " Al igual que Voigt antes que él, Lorentz consideró la transformación ... sólo como una herramienta matemática conveniente para demostrar un teorema físico ... propuso llamar t al tiempo general y t' al tiempo local. Aunque no lo dijo explícitamente, es evidente que para él había, por así decirlo, sólo un tiempo verdadero t. "; p. 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 más tarde estaba preparado para aceptar sus conclusiones como la respuesta definitiva a los problemas del éter. "

Elie Zahar (1983)

En varios artículos, Elie Zahar (1983, 2000) ^{[B 17]} sostuvo 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 declaraciones no sistemáticas y a veces erróneas de Poincaré sobre sus artículos filosóficos (a menudo relacionados con el convencionalismo ), lo que impidió que muchos le dieran el crédito que se merecía. 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 artículo de Einstein de 1905. Sin embargo, Zahar también le da crédito a Einstein, quien introdujo la equivalencia 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) ^{[B 18]} sostuvo que existe un debate sobre las respectivas contribuciones de Lorentz, Poincaré y Einstein a la relatividad. Estas cuestiones dependen de la definición de relatividad, y Stachel sostuvo que la cinemática y la nueva visión del espacio y el tiempo son el núcleo de la relatividad especial, y las teorías dinámicas deben formularse de acuerdo con este esquema. Con base en 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 y brillantes ideas 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 sobre una formulación del principio de relatividad que no hiciera referencia al éter ".

Peter Galison (2002)

En su libro Los relojes de Einstein, los mapas de Poincaré (2002), ^{[B 5] [B 19]} Peter Galison comparó los enfoques tanto de Poincaré como de Einstein para reformular los conceptos de espacio y tiempo. Escribió: " ¿Realmente Einstein 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 pregunta, qué partes de la relatividad uno considera como 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 de relojes y, por lo tanto, ambos desarrollaron el nuevo significado operacional de simultaneidad. Sin embargo, mientras que Poincaré siguió un enfoque constructivo y se mantuvo fiel a los conceptos del éter estacionario de Lorentz y a la distinción entre tiempos "aparentes" y "verdaderos", Einstein abandonó el éter y, por lo tanto, todos los tiempos en diferentes sistemas inerciales son igualmente válidos. Galison argumentó que esto no significa que Poincaré fuera conservador, ya que Poincaré a menudo aludía al carácter revolucionario de la "nueva mecánica" de Lorentz.

Anatoly Alexeevich Logunov sobre la relatividad especial (2004)

En el libro de Anatoly Logunov ^{[B 20]} 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 Poincaré de 1900 que contiene E=mc2 ^. Logunov afirma que los dos artículos de Poincaré de 1905 son superiores al artículo de Einstein de 1905. 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 la 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 reseñados en el Beiblätter en el cuarto (de 24) número de 1905, hay una reseña del artículo de Lorentz de 1904 por Richard Gans , que contiene las transformaciones de Lorentz. En opinión de Logunov, esto respalda 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) ^{[B 21]} (que favorece una visión dinámica de los efectos relativistas similar a Lorentz, pero "sin un marco de éter oculto") escribió sobre el camino hacia la relatividad especial desde Michelson hasta Einstein en la sección 4:

p. 40: "La cuna de la teoría especial de la relatividad fue la combinación del electromagnetismo de Maxwell 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 relatividad especial de Einstein fue motivada en parte por este fracaso [en encontrar el viento del éter], pero para entender la originalidad del trabajo de Einstein de 1905 nos corresponde revisar el trabajo de los pioneros, y en particular Michelson, FitzGerald, Lorentz, Larmor y Poincaré. Después de todo, fueron corresponsables del descubrimiento de la cinemática relativista, en forma si no en contenido, así como de una parte significativa de la dinámica relativista también".

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

p. 54: "La interpretación de Lorentz de estas transformaciones no es la que Einstein les daría y que se acepta de manera estándar hoy en día. 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 las galileanas, y que las transformaciones 'de Lorentz' ... eran simplemente un dispositivo formal útil..." p. 56. "Lorentz fracasó sistemáticamente en comprender el significado operativo de sus nociones de tiempo 'local' ... Sin embargo, tuvo un indicio de dilatación del tiempo en 1899, pero inevitablemente hay salvedades ... Las hipótesis del sistema de Lorentz comenzaban a acumularse, y el espectro de la improvisación era cada vez más difícil de ignorar".

Entonces la contribución de Poincaré a la relatividad:

pag. 62: "De hecho, la afirmación de que este gigante de las matemáticas puras y aplicadas codescubrió 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, en su teorema de estados correspondientes, había asumido desde 1899 efectivamente esta extensión del principio de relatividad hasta los 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 covariantes de Lorentz. … Poincaré fue el primero en usar el principio de relatividad generalizada como una restricción sobre la forma de las transformaciones de coordenadas. Reconoció que el principio de relatividad implica que las transformaciones forman un grupo, y además apeló a la isotropía espacial. … Poincaré fue el primero en ver la conexión entre el 'tiempo local' de Lorentz y la cuestión de la sincronía del reloj. … Es justo decir que Poincaré fue el primero en "Entendió 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 pseudo-euclidiano de cuatro dimensiones. También era consciente de que los potenciales electromagnéticos 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 generalidad completa."

Sin embargo, Brown continuó con las razones que hablan en contra de atribuirle a Poincaré el codescubrimiento:

pag. 63–64: "¿Cuáles son los fundamentos para negar a Poincaré el título de codescubridor de la relatividad especial? ... Aunque Poincaré comprendió independientemente de Einstein cómo las transformaciones de Lorentz dan lugar a reglas de transformación no galileanas para las velocidades (de hecho, Poincaré derivó las reglas relativistas correctas), no está claro que tuviera una apreciación completa del significado operativo moderno asociado a las transformaciones de coordenadas.... no parecía entender el papel desempeñado por los términos de segundo orden en la transformación. Comparado con 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 pidiendo era nada menos que una nueva teoría del éter y la materia, algo mucho más ambicioso que lo que apareció en el artículo de Einstein sobre la relatividad de 1905... p. 65. Al igual que Einstein media década después, Poincaré quería una nueva física, no una reinterpretación o reorganización de la física existente. nociones."

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 añadir por cualquier razón la noción de un marco privilegiado a la relatividad especial siempre que se acepte 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 de lo que en su opinión eran las novedades en el trabajo de Einstein:

p. 66: "El significado completo de la cinemática relativista simplemente no se comprendió adecuadamente antes de Einstein. Tampoco se anticipó la 'teoría de la relatividad' tal como Einstein la articuló en 1905 ni siquiera en su forma programática". p. 69. "¿Cómo llegó Albert Einstein... a su teoría especial de la relatividad?... Sólo quiero destacar que es imposible entender el descubrimiento de Einstein (si esa es la palabra correcta) de la relatividad especial sin tener en cuenta los impactos de la física cuántica". p. 81. "En este sentido [Brown se refiere a la naturaleza convencional de la simultaneidad distante] Einstein estaba haciendo poco más que ampliar un tema que Poincaré ya había introducido. Donde Einstein va mucho más allá del gran matemático es en su tratamiento de las transformaciones de coordenadas... En particular, la extracción de los fenómenos de contracción de 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 Einstein de 1905 (aunque dice que esta visión dinámica ya está contenida en el artículo de Einstein de 1905, "disfrazada en el lenguaje de la cinemática", p. 82), y la comprensión moderna del espacio-tiempo.

Roger Cerf (2006)

Roger Cerf (2006) ^{[B 22]} 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 longitud como una "tercera hipótesis", por lo tanto, Poincaré carecía de una comprensión completa de los principios básicos de la 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) ^{[B 23]} 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 de electrodinámica ". Contrariamente a Miller y otros, Katzir piensa que el desarrollo de la electrodinámica por parte de Poincaré lo llevó al rechazo de la visión puramente electromagnética del mundo (debido a las tensiones no electromagnéticas de Poincaré 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 de cuatro dimensiones en 1905/6, todavía se aferraba a la idea del "espacio-tiempo de Galilei". Es decir, Poincaré prefería la covarianza de Lorentz a la de Galilei cuando se trataba de fenómenos accesibles a pruebas experimentales; sin embargo, en términos de espacio y tiempo, Poincaré prefería el espacio-tiempo de Galilei al de Minkowski, y la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo " son meramente fenómenos aparentes debidos al movimiento con respecto al éter ". Esta 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 el de "Einstein y Minkowski" por el otro. ^{[B 24]}

Véase 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 sobre prioridad científica
• Disputa de prioridad en la relatividad general
• Descubrimiento múltiple

Notas

1. Sobre las supuestas contribuciones de Mileva Marić, véase The Einstein Controversy, Physics Central, 17 de diciembre de 2008.
2. Sobre las supuestas contribuciones de Olinto De Pretto a un historiador matemático, véase [1], The Guardian, 10 de noviembre de 1999.
3. Whittaker (1953), págs. 27-77
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Referencias

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Lectura adicional

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Enlaces externos

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• Obras relacionadas con Lorentz: Fenómenos electromagnéticos en un sistema que se mueve con cualquier velocidad menor que la de la luz en Wikisource
• Obras relacionadas con Poincaré: Principios de la física matemática en Wikisource
• Obras relacionadas con Poincaré: Sobre la dinámica del electrón (junio) en Wikisource
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