Las críticas a la teoría de la relatividad de Albert Einstein se expresaron principalmente en los primeros años posteriores a 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 de renombre, la teoría de la relatividad de Einstein ahora es aceptada por la comunidad científica. [1]
Las razones para criticar la teoría de la relatividad han incluido teorías alternativas, rechazo del método matemático abstracto y supuestos errores de la teoría. Según algunos autores, las objeciones antisemitas a la herencia judía de Einstein también jugaron ocasionalmente un papel en estas objeciones. [A 1] [A 2] [A 3] Todavía hay algunos críticos de la relatividad en la actualidad, pero sus opiniones no son compartidas por la mayoría de la comunidad científica. [A 4] [A 5]
Relatividad especial
Principio de relatividad versus cosmovisión electromagnética
Hacia fines del siglo XIX, se generalizó la opinión de que todas las fuerzas de la naturaleza son de origen electromagnético (la " cosmovisión electromagnética "), especialmente en las obras 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 una velocidad que era consistente con la hipótesis de que la masa fue generada por su campo electromagnético. Max Abraham (1902) posteriormente esbozó una explicación teórica del resultado de Kaufmann en la que el electrón se consideraba 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 el cual ningún movimiento de un observador con respecto a el éter luminífero ("deriva del éter") se había observado a pesar de los numerosos intentos de hacerlo. Henri Poincaré (1902) conjeturaba que este fracaso se debía a una ley general de la naturaleza, a la 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, incluidos los efectos de la contracción de la longitud. y hora local . Sin embargo, la teoría de Lorentz solo satisfacía 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]
Al criticar la teoría de Lorentz de 1904, Abraham (1904) sostuvo que la contracción de electrones de Lorentz requiere una fuerza no electromagnética para asegurar la estabilidad del electrón. Esto era inaceptable para él como proponente de la cosmovisión electromagnética. Continuó diciendo que mientras falte una explicación consistente de cómo esas fuerzas y potenciales actúan juntos en 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 mostrando 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 para crear un modelo covariante de Lorentz para la gravitación que él también consideraba de naturaleza no electromagnética. [B 2] Por lo tanto, se demostró la coherencia de la teoría de Lorentz, pero hubo que renunciar a 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 de espacio y tiempo dependen del marco de referencia del observador inercial, y el éter luminífero no juega ningún papel en la física. Aunque esta teoría se basó en un modelo cinemático muy diferente, experimentalmente era 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 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 visiones radicales del espacio y el tiempo, en las que no había ningún papel útil para el éter . [B 3] [A 8]
Refutaciones experimentales reclamadas
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 evaluaba sus experimentos, Einstein publicó su teoría de la relatividad especial. Finalmente, Kaufmann publicó sus resultados en diciembre de 1905 y argumentó que están de acuerdo con la teoría de Abraham y requieren el rechazo del "supuesto básico 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 que arrojaron dudas sobre los métodos de Kaufmann. Por tanto, Bucherer (1908) realizó nuevos experimentos y llegó a la conclusión de que confirman la fórmula de la relatividad de masas y, por tanto, el "principio de relatividad de Lorentz y Einstein". Sin embargo, Bestelmeyer criticó los experimentos de Bucherer, lo que provocó una aguda disputa entre los dos experimentadores. Por otro lado, experimentos adicionales de Hupka (1910), Neumann (1914) y otros parecían confirmar el resultado de Bucherer. Las dudas duraron hasta 1940, cuando en experimentos similares la teoría de Abraham fue refutada de manera concluyente. (Cabe señalar que, además de esos 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 de forma rutinaria). [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] Esos experimentos inicialmente atrajeron cierta atención en los medios de comunicación 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 señaló que Miller no había considerado adecuadamente 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 en los que la longitud de coherencia aumenta considerablemente mediante el uso de 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, las fuentes de errores fueron encontradas y confirmadas en 2012 por la colaboración de OPERA, que explicó completamente los resultados iniciales. En su publicación final, se estableció una velocidad de neutrinos consistente con la velocidad de la luz. También experimentos posteriores encontraron concordancia con la velocidad de la luz, ver medidas de la velocidad de los neutrinos . [ cita requerida ]
Aceleración en la relatividad especial
También se afirmó que la relatividad especial no puede manejar la aceleración, lo que conduciría a contradicciones en algunas situaciones. Sin embargo, esta evaluación no es correcta, ya que la aceleración en realidad se puede describir en el marco de la relatividad especial (ver Aceleración (relatividad especial) , Marco de referencia adecuado (espacio-tiempo plano) , Movimiento hiperbólico , Coordenadas de Rindler , Coordenadas de Born ). En los primeros años de la relatividad se descubrieron paradojas que se basaban en una comprensión insuficiente de estos hechos. Por ejemplo, Max Born (1909) intentó combinar el concepto de cuerpos rígidos con la relatividad especial. Paul Ehrenfest (1909) demostró que este modelo era insuficiente , quien demostró que un cuerpo rígido giratorio, 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) mostró que los cuerpos rígidos no pueden existir en la relatividad especial, ya que la propagación de señales no puede exceder la velocidad de la luz, por lo que un cuerpo en aceleración y rotación sufrirá deformaciones. [A 16] [B 7] [B 8] [C 4]
Paul Langevin y von Laue demostraron que la paradoja de los gemelos puede resolverse por completo considerando la aceleración en la relatividad especial. Si dos gemelos se alejan, y uno de ellos acelera y vuelve al otro, entonces el gemelo acelerado es más joven que el otro, ya que estaba ubicado en al menos dos marcos de referencia inerciales, y por tanto su valoración de los cuales eventos se cambian simultáneamente durante la aceleración. Para el otro gemelo nada cambia ya que permaneció en un solo cuadro. [A 17] [B 9]
Otro ejemplo es el efecto Sagnac . Se enviaron 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 que había demostrado la existencia del éter. Sin embargo, la relatividad especial puede explicar fácilmente este efecto. Cuando se ve desde un marco de referencia inercial, es una simple consecuencia de la independencia de la velocidad de la luz de la velocidad de la fuente, ya que el receptor se aleja de un haz mientras se acerca al otro haz. Cuando se ve desde un marco giratorio, la evaluación de la simultaneidad cambia durante la rotación y, en consecuencia, la velocidad de la luz no es constante en los marcos acelerados. [A 18] [B 10]
Como demostró Einstein, la única forma de movimiento acelerado que no puede describirse de manera no local es la debida a la gravitación . Einstein tampoco estaba satisfecho con el hecho de que se prefieren los fotogramas inerciales a los fotogramas acelerados. Así, en el transcurso de varios años (1908-1915), Einstein desarrolló la relatividad general . Esta teoría incluye el reemplazo 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 fotogramas acelerados extendidos) la velocidad de la luz no es constante en los campos gravitacionales 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 se pueden despreciar las influencias gravitacionales) la relatividad especial todavía es aplicable con alta precisión, por lo que no se puede hablar en absoluto de un golpe de gracia. [A 19] [B 11] [B 12] [B 13] [C 5]
Velocidades superluminales
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 Newton de la gravitación universal se basa en una velocidad de gravedad infinitamente grande . Por tanto, la sincronización del reloj mediante señales luminosas podría, en principio, ser reemplazada por una sincronización del reloj mediante señales gravitacionales instantáneas. En 1905, el propio Poincaré resolvió este problema mostrando 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, este es también el caso de la teoría de la relatividad general de Einstein . [B 14] [B 15] [C 6]
Otra aparente contradicción radica en el hecho de que la velocidad del grupo en medios de dispersión anómala 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 del grupo, sino a la velocidad frontal 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 (denotado por Einstein como "acción espeluznante a distancia"), según el cual el estado cuántico de una partícula entrelazada no se puede describir completamente sin describir la otra partícula, no implica una transmisión superluminal de información (ver teletransportación cuántica ), y por lo tanto está en conformidad con la relatividad especial. [B 16]
Paradojas
El conocimiento insuficiente de los conceptos básicos de la relatividad especial, especialmente la aplicación de la transformación de Lorentz en relación con la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo , llevó y aún conduce a la construcción de varias paradojas aparentes . Tanto la paradoja de los gemelos como la paradoja de Ehrenfest y su explicación ya se mencionaron 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 fuertemente 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, aludiendo al hecho de que es 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]
Éter y espacio absoluto
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 el 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 tetradimensional 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 tal éter, [C 11] pero nunca se encontró a pesar de las numerosas pruebas experimentales de invariancia de Lorentz (ver pruebas de relatividad especial ).
También los intentos de introducir algún tipo de éter relativista (consistente con la relatividad) en la física moderna, como los de Einstein sobre la base de la relatividad general (1920), o los de Paul Dirac en relación con la mecánica cuántica (1951), no fueron apoyados por los científicos. comunidad (ver éter luminífero # ¿Fin del éter? ). [A 27] [B 19]
En su conferencia Nobel , George F. Smoot (2006) describió sus propios experimentos sobre la anisotropía de 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 la relatividad especial de que no había marcos de referencia preferidos". Continuó diciendo que "había un trabajo educativo para convencerlos de que esto no violaba la Relatividad Especial, pero sí encontró un marco en el que la expansión del universo parecía particularmente simple". [B 20]
Teorías alternativas
La teoría del arrastre etéreo completo , propuesta por George Gabriel Stokes (1844), fue utilizada por algunos críticos como Ludwig Silberstein (1920) o Philipp Lenard (1920) como contramodelo de la relatividad. En esta teoría, el éter fue completamente arrastrado dentro y cerca de la materia, y se creía que varios fenómenos, como la ausencia de deriva del éter, podrían explicarse de forma "ilustrativa" mediante este modelo. Sin embargo, estas 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, extremadamente inverosímiles o en contradicción con otros experimentos como el de Michelson-Gale-Pearson . En resumen, nunca se inventó un modelo matemático y físico sólido de arrastre de éter completo, por lo que esta teoría no era una alternativa seria a la relatividad. [B 21] [B 22] [C 12] [C 13]
Otra alternativa fue la llamada teoría de la emisión de luz. Como en la relatividad especial, se descarta el concepto de éter, pero 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 de Galileo . Como hipótesis de arrastre de éter completo, puede explicar el resultado negativo de todos los experimentos de deriva de 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 debe codificarse de acuerdo con este modelo, que no se observó. Además, en experimentos modernos con aceleradores de partículas no se pudo observar tal dependencia de la velocidad. [A 28] [B 23] [B 24] [C 14] Estos resultados son confirmados por el experimento de la estrella doble 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.
Principio de la constancia de la velocidad de la luz.
Algunos consideran que el principio de la constancia de la velocidad de la luz no está suficientemente fundamentado. Sin embargo, como ya lo 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]
- La velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente , como lo demuestra el experimento de la estrella doble De Sitter , el efecto Sagnac y muchos otros (ver teoría de la emisión ).
- La velocidad de la luz es independiente de la dirección de la velocidad del observador , como lo demuestra el experimento de Michelson-Morley , el experimento de Kennedy-Thorndike y muchos otros (ver éter luminífero ).
Tenga en cuenta que las medidas relativas a la velocidad de la luz son en realidad medidas de la velocidad bidireccional de la luz, ya que la velocidad unidireccional de la luz depende de la convención elegida para sincronizar los relojes.
Relatividad general
Covarianza general
Einstein enfatizó la importancia de la covarianza general para el desarrollo de la relatividad general y adoptó la posición de que la covarianza general de su teoría de la gravedad de 1915 aseguraba la implementación de un principio de relatividad generalizado. Este punto de vista fue desafiado por Erich Kretschmann (1917), quien argumentó que toda teoría del espacio y el tiempo (incluso incluida la dinámica newtoniana) se puede formular de manera covariante, si se incluyen parámetros adicionales, y por lo tanto la covarianza general de una teoría sería en sí misma. ser insuficiente para implementar un principio de relatividad generalizado. Aunque Einstein (1918) estuvo de acuerdo con ese argumento, también respondió 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 fue errónea (artículos posteriores mostraron que tal teoría aún sería utilizable), se puede hacer 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 usar la covarianza general junto con la relatividad general que con la mecánica newtoniana. En conexión con esto, también se trató 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 de inercia-gravitacional", que describe tanto la gravedad como la inercia, puede existir en ausencia de materia gravitacional. Sin embargo, como señaló Einstein, existe una diferencia fundamental entre este concepto y el espacio absoluto de Newton: el campo inercial-gravitacional 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]
Debate de Bad Nauheim
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 la relatividad de Einstein, una condición que sugirió que solo podía cumplirse por 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, los llamados "vacíos el espacio "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 giratorio 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 giratorio 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 planteada tanto por Lenard como por Gustav Mie se refería a la existencia de campos gravitacionales "ficticios" en fotogramas 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 gravitacional que Einstein supuso que existía en un marco de referencia acelerado no tiene un significado físico concreto. Einstein respondió que, basado en el principio de Mach , uno puede pensar en estos campos gravitacionales como inducidos por masas distantes. A este respecto, la crítica de Lenard y Mie ha sido reivindicada, ya que según el consenso moderno, de acuerdo con las propias visiones maduras de Einstein, el principio de Mach tal como lo concibió originalmente Einstein no está realmente respaldado por la relatividad general, como ya se mencionó anteriormente. [A 32] [C 15]
Controversia Silberstein-Einstein
Ludwik Silberstein , quien inicialmente fue un partidario de la teoría especial, objetó en diferentes ocasiones contra la relatividad general. En 1920 argumentó que la desviación de la luz por el sol, según lo observado por Arthur Eddington et al. (1919), no es necesariamente una confirmación de la relatividad general, pero también puede explicarse por la teoría de Stokes-Planck de la resistencia completa del éter. Sin embargo, tales modelos están en contradicción con la aberración de la luz y otros experimentos (ver "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]
Crítica filosófica
Las consecuencias de la relatividad, como el cambio de 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 perdieran el meollo del asunto. Por ejemplo, la relatividad se malinterpretó como una forma de relativismo . Sin embargo, esto es engañoso como lo enfatizaron 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. En consecuencia, Felix Klein (1910) la llamó la "teoría invariante del grupo de Lorentz" en lugar de la teoría de la relatividad, y Einstein (que, según se informa, 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 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 debido a que viola Immanuel Kant 's categórica esquema, es decir , se afirmó que la curvatura del espacio-tiempo provocada 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 afirmaba que la tridimensionalidad del espacio, la geometría euclidiana y la existencia de una simultaneidad absoluta eran necesarias para la comprensión del mundo; ninguno de ellos puede ser alterado por hallazgos empíricos. Al trasladar todos esos conceptos a un área metafísica, se evitaría cualquier forma de crítica del kantismo . Otros pseudo-kantianos como Ernst Cassirer o Hans Reichenbach (1920), intentaron modificar la filosofía de Kant. Posteriormente, Reichenbach rechazó en absoluto el kantismo y se convirtió en un defensor del positivismo lógico . [A 36] [B 33] [B 34] [C 17] [C 18] [C 19]
Con base 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 tanto los conceptos de relatividad no pueden ser correctos. Esto fue criticado por defensores del positivismo lógico como Moritz Schlick , Rudolf Carnap y Reichenbach. Argumentaron que el convencionalismo de Poincaré podría modificarse para armonizarlo con la relatividad. Si bien es cierto que los supuestos básicos de la mecánica newtoniana son más simples, solo puede armonizarse con los experimentos modernos inventando hipótesis auxiliares. Por otro lado, la relatividad no necesita tales hipótesis, por lo tanto, 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 , 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), quien por lo demás fue 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 están sujetos a efectos relativistas como la dilatación del tiempo. [A 38] [B 37] [C 21]
Basado en la filosofía del ficcionalismo , el filósofo Oskar Kraus (1921) y otros afirmaron que los fundamentos de la relatividad eran solo ficticios e incluso autocontradictorios. Algunos ejemplos fueron la constancia de la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud. Estos efectos parecen ser matemáticamente consistentes en su conjunto, pero en realidad supuestamente no son ciertos. Sin embargo, esta opinión fue rechazada de inmediato. 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 (principalmente en la década de 1920), la crítica filosófica se expresó sobre la base del materialismo dialéctico . La teoría de la relatividad fue rechazada por ser antimaterialista y especulativa, y como alternativa se requería una cosmovisión mecanicista basada en el " sentido común ". También se produjeron críticas similares en la República Popular China durante la Revolución Cultural . (Por otro lado, otros filósofos consideraron la relatividad como compatible con el marxismo ). [A 40] [A 41]
Exageración de la relatividad y crítica popular
Aunque Planck ya en 1909 comparó los cambios provocados 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 antes de la publicación de los resultados experimentales de las expediciones del eclipse (1919). por un grupo alrededor de Arthur Stanley Eddington que la relatividad fue notada por el público. Tras la publicación de Eddington de los resultados del eclipse, Einstein fue elogiado con entusiasmo en los medios de comunicación y fue comparado con Nikolaus Copernicus , Johannes Kepler e Isaac Newton , lo que provocó un popular "bombo de relatividad" ("Relativitätsrummel", como lo llamó Sommerfeld, Einstein y otros). Esto desencadenó una reacción en contra de algunos científicos y científicos laicos que no podían aceptar los conceptos de la física moderna, incluida la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. La consiguiente controversia pública 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 solo 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]
Crítica académica y no académica
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 forma de teoría de la relatividad , y posterior mecánica cuántica . Se vio como una tendencia a la construcción de teorías abstractas, relacionada con la pérdida del "sentido común" intuitivo. De hecho, la relatividad fue la primera teoría en la que se pensó que se demostraba la insuficiencia de la física clásica "ilustrativa". Algunos de los críticos de Einstein ignoraron estos desarrollos y trataron de revitalizar teorías más antiguas, como los modelos de arrastre de 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, también existía una gran rivalidad entre físicos experimentales y teóricos, en cuanto a la actividad docente y la ocupación de cátedras en las universidades alemanas. Las opiniones chocaron en los " debates de Bad Nauheim " en 1920 entre Einstein y (entre otros) Lenard, que atrajeron mucha atención pública. [A 43] [A 42] [C 15] [C 23] [C 24]
Además, hubo muchos críticos (con o sin entrenamiento físico) cuyas ideas estaban lejos de la corriente científica. 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 trataron de resolver de manera sencilla algunos o todos los enigmas del mundo. Por tanto, Wazeck (que estudió algunos ejemplos alemanes) dio a estos "investigadores libres" el nombre de "solucionador de acertijos del mundo" ("Welträtsellöser", como Arvid Reuterdahl , Hermann Fricke o Johann Heinrich Ziegler). Sus puntos de vista tenían raíces bastante diferentes en el monismo , la reforma de Lebens o el ocultismo . Sus puntos de vista se caracterizaban típicamente por el hecho de que prácticamente rechazaban 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" (especialmente los monistas) fue significativo 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 objetaron la abstracción e inescrutabilidad de la teoría de la relatividad, que se consideraba un método de cálculo puro que no puede revelar las verdaderas razones subyacentes a los fenómenos. Los "investigadores libres" solían utilizar explicaciones mecánicas de la gravitación , en las que la gravedad es causada por algún tipo de "presión de éter" o "presión de masa desde la distancia". Tales modelos fueron considerados como una alternativa ilustrativa a las teorías matemáticas abstractas de la gravitación tanto de Newton como de Einstein. Es de destacar la enorme confianza en sí mismos de los "investigadores libres", ya que no sólo creían haber resuelto los grandes acertijos del mundo, sino que muchos también parecían esperar que rápidamente convencerían a la comunidad científica. [A 44] [C 25] [C 26] [C 27]
Dado que Einstein rara vez se defendió 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 semi-populares. Sin embargo, la mayoría de estas discusiones fracasaron desde el principio. Los físicos como Gehrcke, algunos filósofos y los "investigadores libres" estaban tan obsesionados con sus propias ideas y prejuicios que eran incapaces de comprender los conceptos básicos de la relatividad; en consecuencia, los participantes de las discusiones estaban hablando entre ellos. De hecho, la teoría que criticaron no era la relatividad en absoluto, sino una caricatura de ella. Los "investigadores libres" fueron en su mayoría ignorados 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 las décadas de 1920 y 1930 también de los judíos ), que supuestamente intentaron sofocar 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 producto de algún tipo de sugerencia de masas . Por lo tanto, ordenó 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 del "bombo 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. [A 45] [A 46] [C 28]
Posteriormente, algunos críticos intentaron mejorar sus posiciones mediante la formación de alianzas . Uno de ellos fue la "Academia de Naciones", que fue fundada en 1921 en Estados Unidos por Robert T. Browne y Arvid Reuterdahl . Otros miembros fueron Thomas Jefferson Jackson See y Gehrcke y Mohorovičić en Alemania. Se desconoce si otros críticos estadounidenses como Charles Lane Poor , Charles Francis Brush , Dayton Miller también fueron miembros. La alianza desapareció a mediados de la década de 1920 en Alemania y en 1930 en Estados Unidos. [A 47]
Chovinismo y antisemitismo
Poco antes y durante la Primera Guerra Mundial, aparecieron algunas críticas de la relatividad y la física moderna motivadas por el nacionalismo. Por ejemplo, Pierre Duhem consideraba la relatividad como el 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 motivos ideológicos como producto de la decadencia occidental. [A 48] [A 40] [A 41]
Entonces, 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 blanco de críticos de mentalidad racial, 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 los mítines de Weyland, y la campaña de Weyland finalmente fracasó debido a 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. Mientras que los críticos de Einstein, asumiendo sin ninguna justificación real que Einstein estaba detrás de las actividades de la prensa alemana en la promoción del triunfo de la relatividad, generalmente evitaron los ataques antisemitas en sus publicaciones anteriores, más tarde quedó claro para muchos observadores que el antisemitismo desempeñaba un papel significativo en algunos de los ataques.
En reacción 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 hicieron para obligar a los críticos a guardar silencio. Sin embargo, posteriormente Weyland, Lenard, Stark y otros mostraron claramente sus prejuicios antisemitas al comenzar a combinar sus críticas con el racismo . Por ejemplo, Theodor Fritsch enfatizó las supuestas consecuencias negativas del "espíritu judío" dentro de la física de la relatividad, y la prensa de extrema derecha continuó esta propaganda sin obstáculos. Tras el asesinato de Walther Rathenau (1922) y las amenazas de asesinato contra Einstein, abandonó Berlín durante algún tiempo. El libro de Gehrcke sobre "La sugerencia 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 fue imputado personalmente a Einstein. Philipp Lenard en 1922 habló sobre el "espíritu extranjero" como la base de la relatividad, y luego se unió al partido nazi en 1924; Johannes Stark hizo lo mismo en 1930. Ambos fueron 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), se trata de la " física aria o física del hombre de tipo nórdico " en contraposición a la supuesta "física judía" dogmática-formal. Se pueden encontrar críticos antisemitas adicionales en los escritos de Wilhelm Müller , Bruno Thüring y otros. Por ejemplo, Müller afirmó erróneamente que la relatividad era puramente "un asunto judío" y correspondería a la "esencia judía", etc., mientras que Thüring hizo comparaciones entre el Talmud y la relatividad. [A 49] [A 50] [A 51] [A 42] [A 52] [A 53] [B 38] [C 29] [C 30] [C 31]
Acusaciones de plagio y discusiones prioritarias
Algunos de los críticos de Einstein, como Lenard, Gehrcke y Reuterdahl, lo acusaron de plagio y cuestionaron sus pretensiones prioritarias de la autoría de la teoría de la relatividad. La idea central de tales acusaciones era promover alternativas más tradicionales al enfoque abstracto hipotético-deductivo de la física de Einstein, 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 relatividad de 1905 de Einstein, incluido un principio de relatividad generalizado que Poincaré pretendía aplicar a toda la física. Algunos ejemplos: [A 54] [A 55] [B 39] [B 40] [C 32] [C 33]
- A Johann Georg von Soldner (1801) se le atribuyó el cálculo de la desviación de la luz en las proximidades de los cuerpos celestes, mucho antes de la predicción de Einstein, que se basaba en la relatividad general. Sin embargo, la derivación de Soldner no tiene nada que ver con la de Einstein, ya que se basó completamente en la teoría de Newton y solo dio la mitad del valor predicho por la relatividad general.
- Paul Gerber (1898) publicó una fórmula para el avance del perihelio de Mercurio, que era formalmente idéntica a una solución aproximada dada por Einstein. Sin embargo, dado que la fórmula de Einstein era solo una aproximación, las soluciones no son idénticas. Además, la derivación de Gerber no tiene conexión con la relatividad general e incluso se consideró sin sentido.
- Woldemar Voigt (1887) derivó una transformación , que es muy similar a la transformación de Lorentz . Como reconoció el propio Voigt, su teoría no se basaba en la teoría electromagnética, sino en un modelo de éter elástico. Su transformación también viola el principio de relatividad.
- Friedrich Hasenöhrl (1904) aplicó el concepto de masa y momento electromagnéticos (que se conocían mucho antes) a la radiación térmica y a la cavidad. Sin embargo, la aplicabilidad de la equivalencia masa-energía de Einstein va mucho más allá, ya que se deriva del principio de relatividad y se aplica a todas las formas de energía.
- Menyhért Palágyi (1901) desarrolló un modelo filosófico de "espacio-tiempo" en el que el tiempo juega el papel de una cuarta dimensión imaginaria. El modelo de Palágyi era solo una reformulación de la física newtoniana y no tenía conexión con la teoría electromagnética, el principio de relatividad o la constancia de la velocidad de la luz.
Algunos historiadores contemporáneos de la ciencia han reavivado la cuestión de si Einstein fue posiblemente influenciado por las ideas de Poincaré, quien primero declaró 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 es. llamada relatividad especial. [A 56] 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 la disputa de prioridad de la relatividad ).
Cien autores contra Einstein
Se puede encontrar una colección de diversas críticas 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 por un tiempo se opusieron a la relatividad. Además de las objeciones filosóficas (principalmente basadas en el kantismo ), también se incluyeron algunos supuestos fallos elementales de la teoría; sin embargo, como algunos comentaron, esos fracasos se debieron al malentendido de la relatividad por parte de los autores. Por ejemplo, Hans Reichenbach describió el libro como una "acumulación de errores ingenuos" y como "involuntariamente divertido". Albert von Brunn interpretó el libro como un paso atrás hacia los siglos XVI y XVII, y Einstein dijo, en respuesta al libro, que si estaba equivocado, entonces un autor habría sido suficiente. [5] [6]
Según Goenner, las contribuciones al libro son una mezcla de incompetencia matemático-física, arrogancia y los sentimientos de los críticos de ser reprimidos por los físicos contemporáneos que abogan por la nueva teoría. La recopilación de los autores muestra, continúa Goenner, que esto no fue una reacción dentro de la comunidad de la física, solo un físico ( Karl Strehl ) y tres matemáticos ( Jean-Marie Le Roux , Emanuel Lasker y Hjalmar Mellin ) estuvieron presentes, sino una reacción. de una ciudadanía académica inadecuadamente 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 aproximadamente 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 otro lado, no se puede encontrar expresión antisemita en el libro, y también incluyó contribuciones de algunos autores de ascendencia judía (Salomo Friedländer, Ludwig Goldschmidt, Hans Israel, Emanuel Lasker , Oskar Kraus , Menyhért Palágyi ). [A 57] [A 58] [C 34]
Estado de la crítica
Se considera que la teoría de la relatividad es autoconsistente, es consistente con muchos resultados experimentales y sirve como base de muchas teorías exitosas como la electrodinámica cuántica . Por lo tanto, la crítica fundamental (como la de Herbert Dingle , Louis Essen , Petr Beckmann , Maurice Allais y Tom van Flandern ) no ha sido tomada en serio por la comunidad científica, y debido a la falta de calidad de muchas publicaciones críticas (encontradas en el proceso de revisión por pares ) rara vez fueron aceptados para su publicación en revistas científicas de renombre. Al igual que en la década de 1920, la mayoría de los trabajos críticos se publican en pequeñas casas de publicaciones, revistas alternativas (como "Apeiron" o "Galilean Electrodynamics") o sitios web privados. [A 4] [A 5] En consecuencia, donde la crítica de la relatividad ha sido tratada por la comunidad científica, ha sido principalmente 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 los aceleradores de partículas para probar la relatividad especial y mediante observaciones astronómicas para probar la relatividad general). Además, en el campo teórico se sigue investigando para unir la relatividad general y la teoría cuántica, entre las que aún persiste una incompatibilidad fundamental. [7] 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]
Ver también
- Alternativas a la relatividad general
- Ciencia marginal
- Historia de la relatividad especial
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enlaces externos
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- Los documentos de Ernst Gehrcke . Más de 2700 artículos periodísticos recopilados por Gehrcke, digitalizados en el MPIWG .
- Documentos de Arvid Reuterdahl , digitalizados por las Bibliotecas de la Universidad de St. Thomas, accesibles en línea .