Lorentz' æterteori

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. juni 2019; checks kræver 60 redigeringer .

Lorentz ' æterteori ( LEL ) har sine rødder i Hendrik Lorentz ' "elektronteori" , som var det sidste punkt i udviklingen af ​​klassiske æterteorier i slutningen af ​​det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede.

Lorentz' teori blev oprindeligt skabt mellem 1892 og 1895. og var baseret på hypotesen om en fuldstændig ubevægelig æter. Hun forklarede fejlene i forsøg på at detektere bevægelse i forhold til æteren i første orden v / c ved at indføre en hjælpevariabel "lokal tid" for at kombinere systemer i hvile og bevægelse i æteren. Derudover førte det negative resultat af Michelsons eksperiment i 1892 til Lorentz kontraktionshypotesen . Resten af ​​eksperimenterne gav dog også et negativt resultat, og (styret af relativitetsprincippet A. Poincaré ) i 1899, 1904. Lorentz forsøgte at udvide sin teori til alle v / c -ordrer ved at introducere Lorentz-transformationer . Han mente også, at ikke-elektromagnetiske kræfter (hvis de eksisterer) transformeres på samme måde som elektromagnetiske . Lorentz lavede dog en fejl i formlen for ladningstætheden og strømmen, så hans teori udelukkede ikke helt muligheden for at detektere æteren. Som et resultat, i 1905, korrigerede Poincaré Lorentz' fejl og inkluderede ikke-elektromagnetiske kræfter, herunder tyngdekraften , i teorien . Mange aspekter af Lorentz' teori blev inkluderet i den særlige relativitetsteori (SRT) i værker af A. Einstein og G. Minkowski .

I dag tolkes TEL ofte som en slags "Lorentz"-fortolkning af den særlige relativitetsteori [1] . Indførelsen af ​​længdekontraktion og tidsudvidelse i den "privilegerede" referenceramme , som spiller rollen som Lorentz' fikserede æter, fører til fuldstændige Lorentz-transformationer (se som eksempel Robertson-Mansoury-Sekla-teorien ). Da begge teorier har den samme matematiske formalisme, er der ingen måde at eksperimentelt skelne mellem TEL og SRT. Men da eksistensen af ​​en uopdagelig æter antages i TEL, og gyldigheden af ​​relativitetsprincippet synes kun at være en tilfældighed, så foretrækkes generelt SRT.

Historisk udvikling

Grundlæggende koncept

Denne teori, som hovedsagelig blev udviklet mellem 1892 og 1906. Lorentz og Poincaré, var baseret på Augustin Jean Fresnels teori om æter , Maxwells ligninger og Rudolf Clausius ' elektronteori . [B 1] Lorentz indførte en streng adskillelse mellem stof (elektroner) og æter, som et resultat af, at æteren i hans model er fuldstændig ubevægelig og ikke sættes i bevægelse i nærheden af ​​betænkelig stof. Som Max Born senere sagde , var det naturligt (selv om det ikke logisk nødvendigt) for datidens videnskabsmænd at identificere Lorentz ether hvilerammen med Isaac Newtons absolutte rum [B 2] . Denne æters tilstand kan beskrives ved det elektriske felt E og magnetfeltet H, hvor disse felter repræsenterer æterens "tilstande" (uden yderligere specifikation) forbundet med elektronladningerne. Den abstrakte elektromagnetiske æter erstatter således de gamle modeller af den mekanistiske æter. I modsætning til Clausius, der var enig i, at elektroner er genstand for langdistanceinteraktion , fremstår æterens elektromagnetiske felt som et mellemled mellem elektroner, og ændringer i dette felt kan ikke forplante sig hurtigere end lysets hastighed . Lorentz forklarede teoretisk Zeeman-effekten ud fra hans teori, som han modtog Nobelprisen i fysik for i 1902. Joseph Larmor fandt samtidig en lignende teori, men hans koncept var baseret på en mekanisk æter. Det grundlæggende begreb i Lorentz' teori i 1895 [A 1] var "det tilsvarende tilstandssætning" for ordensorden   v / c . Denne teorem siger, at en observatør, der bevæger sig i forhold til æteren, kan bruge de samme ligninger elektrodynamisk som en observatør i et stationært ætersystem, så de observerer det samme.

Afkortning

Det store problem for denne teori var Michelson-Morley-eksperimentet i 1887. Ifølge Fresnels og Lorentz' teorier skulle den relative bevægelse af en fast æter bestemmes af dette eksperiment, men resultatet var negativt. Michelson mente selv, at resultatet understøttede ætertransporthypotesen, hvor æteren er fuldstændig indblandet i materien. Men andre eksperimenter som Fizeaus og aberrationseffekten modbeviste denne model.

En mulig løsning kom til syne i 1889, da Oliver Heaviside udledte af Maxwells ligninger , at vektorpotentialet af et elektromagnetisk felt omkring et bevægeligt legeme varierer afhængigt af en faktor . Baseret på dette resultat og hypotesen om en fast æter, i overensstemmelse med Michelson-Morley-eksperimentet, foreslog George Fitzgerald i 1889 (kvalitativt) og uafhængigt af ham Lorentz i 1892 [A 2] (allerede kvantitativt) at ikke kun det elektrostatiske felt , men også molekylære kræfter påvirker på en sådan måde, at kroppens størrelse langs bevægelseslinjen er mindre end kroppens størrelse vinkelret på bevægelseslinjen. En observatør, der bevæger sig med Jorden, vil dog ikke bemærke denne sammentrækning, fordi alle andre instrumenter er komprimeret i samme forhold. I 1895 [A 1] foreslog Lorenz tre mulige forklaringer på denne relative sammentrækning: [B 3]

Selvom en mulig forbindelse mellem elektrostatiske og intermolekylære kræfter blev brugt af Lorentz som et plausibilitetsargument, blev kompressionshypotesen snart set som rent ad hoc . Det er også vigtigt, at en sådan sammentrækning påvirker rummet mellem elektronerne, men ikke elektronerne i sig selv, hvorfor det nogle gange kaldes den "intermolekylære hypotese". Den såkaldte Lorentz-kontraktion uden ekspansion er vinkelret på bevægelseslinjen, og den nøjagtige værdi (hvor l 0  er hvilelængden i æteren) blev givet af Larmor i 1897 og Lorentz i 1904. Samme år argumenterede Lorentz også for, at denne sammentrækning påvirker elektronerne selv [B 4] . Se #Lorentz- transformationer [A 3] for detaljer .

Lokal tid

En vigtig del af teoremet for de tilsvarende stater i 1892 og 1895. [A 1] var lokal tid , hvor t  er tidskoordinaten for en observatør i hvile i æteren, og t ' er tidskoordinaten for en observatør, der bevæger sig i æteren. ( Woldemar Vogt havde tidligere brugt det samme udtryk for lokal tid i 1887 til at forholde sig til Doppler-effekten og ukomprimerbare medier). Med dette koncept var Lorentz i stand til at forklare lysets aberration , Doppler-effekten og Fizeau-eksperimentet (dvs. måling af Fresnel-driftskoefficienten) i væsker i bevægelse og i hvile. Selvom Lorentz' sammentrækning var en reel fysisk effekt, betragtede han transformationen af ​​tid kun som en heuristisk arbejdshypotese og en matematisk tilstand, der forenkler beregningen, når man går fra et system i hvile til et "fiktivt" bevægende system. I modsætning til Lorentz så Poincaré definitionen af ​​lokal tid som noget mere end et matematisk trick, som han kaldte "Lorentz' mest geniale idé" [A 4] . I The Measure of Time skrev han i 1898 [A 5] :

Vi har ingen direkte intuition for samtidighed og heller ikke for lighed mellem to perioder. Hvis vi tror på denne intuition, er det en illusion. Vi hjalp os selv med visse regler, som vi normalt bruger uden at give os en redegørelse for det [...]. Derfor vælger vi disse regler, ikke fordi de er sande, men fordi de er de mest bekvemme, og vi kunne opsummere dem ved at sige: "Samtidigheden af ​​to begivenheder eller rækkefølgen af ​​deres rækkefølge - ligheden mellem to varigheder - bør være bestemt på en sådan måde, at udlægningen af ​​naturlove kan være så enkel som muligt. Med andre ord, alle disse regler, alle disse definitioner er kun frugten af ​​ubevidst opportunisme." [C 1]

I 1900 fortolkede Poincaré lokal tid som resultatet af en synkroniseringsprocedure baseret på lyssignaler. Han foreslog, at to observatører A og B , der bevæger sig i luften, synkroniserer deres ure ved hjælp af optiske signaler. Da de tror, ​​de er i ro, skal de kun overveje signaleringstiden og derefter kombinere observationerne for at kontrollere, om deres ure er synkrone. Men set fra en observatør, der hviler i æteren, er ure ikke synkrone og viser lokal tid . Men da bevægende observatører ikke ved noget om deres bevægelse, vil de ikke opdage dette [A 6] . I 1904 illustrerede han samme fremgangsmåde som følger: A sender et signal på tidspunktet 0 til B , som modtager det på tidspunktet t . B sender også et signal på tidspunktet 0 til A , som modtager det på tidspunktet t . Hvis t i begge tilfælde har samme værdi, så er urene synkrone, men kun i et system, hvor urene er i ro i æteren. Så ifølge Darrigol [B 5] forstod Poincaré lokal tid som en fysisk effekt ligesom længdekontraktion, i modsætning til Lorentz, der brugte samme fortolkning efter 1906. Men i modsætning til Einstein, som senere brugte en lignende synkroniseringsprocedure kaldet Einstein-synkronisering , siger Darrigol, at Poincaré betragtede ure, der hvilede i æteren, for at vise sand tid [A 4] .

Det var dog ikke kendt i begyndelsen, at lokal tid omfattede det, der nu er kendt som tidsudvidelse . Denne effekt blev først bemærket af Larmor (1897), som skrev, at " individuelle elektroner beskriver de tilsvarende dele af deres baner flere gange kortere for ethersystemet i forhold til eller ". Og i 1899, for frekvensen af ​​oscillationer af oscillerende elektroner, bemærkede Lorentz [A 7] , " at i S vil vibrationstiden være gange længere end i S 0 ", hvor S 0  er referencerammen for æteren, S er den matematisk fiktive referenceramme for den bevægende observatør, k = og  er en ubestemt faktor [B 6] .

Lorentz transformationer

Mens "lokal tid" kunne forklare det negative resultat af første ordens æterdriftseksperiment v / c , på grund af andre mislykkede æterdriftsforsøg såsom Troughton-Noble Experiment , var det nødvendigt at ændre hypotesen til at inkludere andenordens effekter. Det matematiske værktøj til dette er den såkaldte Lorentz-transformation . Dette blev gjort af Voigt i 1887, som allerede havde opnået et lignende ligningssystem (men med en anden skalafaktor). Efterfølgende opnåede Larmor i 1897 og Lorentz i 1899 [A 7] ligninger i en form, der algebraisk svarer til dem, der stadig er i brug (Lorentz brugte dog en ubestemt faktor l i sine transformationer ). I sit papir Electromagnetic Phenomena in a System Moving at Any Speed ​​Less than the Speed ​​of Light (1904 [A 3]) forsøgte Lorentz at skabe en sådan teori, at alle kræfter mellem molekyler afhænger af Lorentz-transformationer (hvori Lorentz sætter faktor l til enhed) ligesom de elektrostatiske kræfter. Lorentz forsøgte med andre ord at skabe en teori, hvor Jordens og æterens relative bevægelse (næsten eller fuldstændigt) ikke kunne detekteres. Derfor generaliserede han kontraktionshypotesen og argumenterede for, at ikke kun kræfterne mellem elektroner, men også elektronerne selv trækker sig sammen langs bevægelseslinjen.Max Abraham (1904) var dog hurtig til at påpege mangelen ved denne teori: Inden for rammerne af en rent elektromagnetisk teori, var den komprimerede elektronkonfigurationen er ustabil, og der skal indføres en ikke-elektronisk kraft for at stabilisere elektronerne.Abraham selv satte spørgsmålstegn ved muligheden for at inkludere sådanne kræfter i Lorentz' teori.

For at løse dette problem præsenterede Poincaré [A 8] den 5. juni 1905 de såkaldte "Poincaré-bestræbelser". Disse "kræfter" blev af ham tolket som et eksternt ikke-elektromagnetisk tryk, som stabiliserede elektronerne, og også fungerede som en forklaring på længdekontraktionen [B 7] . Selvom han hævdede, at det var lykkedes Lorentz at skabe en teori, der var i overensstemmelse med relativitetspostulatet, viste han, at Lorentz' elektrodynamiske ligninger ikke var fuldstændig Lorentz-kovariante . Ved at pege på transformationens gruppekarakteristika demonstrerede Poincaré således Lorentz-kovariansen af ​​Maxwell-Lorentz-ligningerne og korrigerede Lorentz-transformationsformlerne for ladningstæthed og strømtæthed . Han fortsatte med at skitsere en model af tyngdekraften (inklusive gravitationsbølger ), der kunne være kompatibel med disse transformationer. Poincaré brugte først udtrykket "Lorentz-transformationer", og han gav dem den form, der stadig bruges i dag. (Hvor  er en vilkårlig funktion , der skal indstilles til én for at bevare gruppeegenskaberne og også indstille lysets hastighed til én).

Et stort set udvidet værk (det såkaldte "Palermo-blad") [A 9] blev præsenteret for Poincaré den 23. juli 1905, men udkom i januar 1906, da bladet kun udkom to gange om året. Han talte bogstaveligt om "relativitetspostulatet" og viste, at transformationer er en konsekvens af princippet om mindste handling ; han demonstrerede gruppekarakteristikaene for transformationen mere detaljeret, som han kaldte Lorentz-gruppen , og viste, at kombinationen er en invariant. Ved at udvikle sin tyngdekraftsteori bemærkede han, at Lorentz-transformationen simpelthen er en rotation i firedimensionelt rum omkring oprindelsen, der introduceres som den fjerde imaginære koordinat. Han brugte også en tidlig form af fire-vektoren . Poincare sagde dog senere, at oversættelse af fysik til sproget i firedimensionel geometri ville medføre for meget indsats, hvilket kun ville bringe begrænset fordel, og derfor nægtede han at udvikle konsekvenserne af denne idé. Dette blev senere gjort af Minkowski, se "The shift to relativity" [B 8] .

Elektromagnetisk masse

J. Thomson (1881) og andre bemærkede, at elektromagnetisk energi bidrager til massen af ​​ladede legemer med en mængde , som de kaldte den elektromagnetiske eller "tilsyneladende" masse. En anden udledning af en variation af den elektromagnetiske masse blev udført af Poincaré (1900). Ved hjælp af impulsen fra elektromagnetiske felter kom han til den konklusion, at disse felter bidrager med masse til alle legemer, hvilket er nødvendigt for bevarelsen af ​​massecentersætningen .

Som Thomson og andre har bemærket, øges denne masse også med hastigheden. Lorentz beregnede således i 1899, at forholdet mellem en elektrons masse i en bevægelig referenceramme i forhold til etherreferencerammen er parallel med bevægelsesretningen og vinkelret på bevægelsesretningen, hvor og  er en udefineret faktor [A 7] . Og i 1904 etablerede han , efter at have opnået udtryk for masserne i forskellige retninger (på langs og på tværs) [A 3] :

hvor

Mange videnskabsmænd troede dengang, at al masse og alle former for kraft var af elektromagnetisk natur. Imidlertid måtte denne idé opgives i løbet af udviklingen af ​​den relativistiske mekanik . Abraham (1904) hævdede (som beskrevet i det foregående afsnit #Lorentz Transformationer ), at ikke-elektriske bindingskræfter var nødvendige i Lorentz-modellen af ​​elektroner. Men Abraham bemærkede også, at der opnås forskellige resultater afhængigt af, om den elektromagnetiske masse er beregnet i form af energi eller i form af momentum. For at løse disse problemer introducerede Poincare i 1905 [A 8] og 1906 [A 9] en type tryk af ikke-elektrisk karakter, som tilføjer en ekstra værdi til kroppens energi og derfor forklarer 4/3-faktoren i udtryk for det elektromagnetiske masse-energiforhold. Men selvom Poincarés udtryk for elektronernes energi var korrekt, sagde han fejlagtigt, at kun elektromagnetisk energi bidrager til massen af ​​legemer [B 9] .

4/3 multiplikatorproblemet bliver mere forståeligt, når den generaliserede Poyntings sætning [2] bruges til alle virkende felter i et fysisk system . I dette tilfælde er det vist, at årsagen til 4/3 multiplikatorproblemet er forskellen mellem en 4-vektor og en 4-tensor af anden rang. Faktisk danner systemets energi og momentum et 4-momentum. Imidlertid er energi- og momentumtætheden af ​​det elektromagnetiske felt tidskomponenter af energimomentum-tensoren og danner ikke en 4-vektor. Det samme gælder volumenintegralerne af disse komponenter. Som et resultat, i en retlinet konstant bevægelse af et system bestående af partikler af stof og felter, er den relativistiske energi og momentum i systemets 4-momentum proportional med hinanden. I modsætning hertil er energien og momentum af systemets elektromagnetiske (eller gravitationelle) felt proportional med hinanden med en ekstra faktor på 4/3.

Begrebet elektromagnetisk masse ses ikke længere som årsagen til massen "i sig selv", da al masse (ikke kun dens elektromagnetiske del) er proportional med energi og kan "omdannes" til forskellige former for energi, hvilket forklares med ækvivalens af masse og energi ifølge Einstein [B 10 ] .

Tyngdekraften

Lorentz' teorier

I 1900 [A 10] forsøgte Lorentz at forklare tyngdekraften ud fra Maxwells ligninger. Han overvejede først Le Sages teori om tyngdekraften og argumenterede for, at der kunne være en universel stråling i form af et felt, der består af meget stærkt gennemtrængende elektromagnetisk stråling og udøver ensartet tryk på hver krop. Lorentz viste, at der faktisk ville være en tiltrækningskraft mellem ladede partikler, forudsat at den indfaldende energi var fuldstændig absorberet. Dette var det samme grundlæggende problem, som påvirkede Le Sages andre modeller, fordi strålingen på en eller anden måde skulle forsvinde, og enhver absorption skulle føre til enorm opvarmning. Derfor opgav Lorentz denne model.

I det samme arbejde, ligesom Mossoty og Zellner , foreslog han, at tiltrækningen af ​​modsat ladede partikler er stærkere end frastødningen af ​​ens ladede partikler. Den resulterende endelige kraft er det, der er kendt som universel gravitation, hvor tyngdehastigheden er lysets hastighed. Dette fører til en konflikt med Isaac Newtons tyngdelov, hvor den endelige tyngdehastighed, som vist af Laplace , fører til en form for aberration og derfor gør banerne ustabile. Lorentz viste imidlertid, at teorien var irrelevant for Laplaces kritik, fordi på grund af strukturen af ​​Maxwells ligninger er det kun effekter af ordenen v 2 / c 2 , der virker . Men Lorenz beregnede, at værdien for Mercurys perihelion-skift var for lav. Han skrev:

Måske kan den særlige form for disse vilkår ændres. Det, der er blevet sagt, er dog nok til at vise, at tyngdekraften kan tilskrives handlinger, der forplanter sig med en hastighed, der ikke er større end lysets hastighed.

I 1908 [A 11] gennemgik Poincaré Lorentz' gravitationsteori og klassificerede den som forenelig med relativitetsprincippet, men (ligesom Lorentz) kritiserede han den upræcise værdi af Mercurys perihelion-forskydning. I modsætning til Poincaré anså Lorentz i 1914 sin egen teori for uforenelig med relativitetsprincippet og afviste den [A 12] .

Lorentz-invariant tyngdelov

I 1904 hævdede Poincaré, at en gravitationshastighed større end c er i modstrid med begrebet lokal tid og relativitetsprincippet. Han skrev: [A 4]

Hvad ville der ske, hvis vi kunne kommunikere ved hjælp af andre signaler end lyssignaler, der rejser med andre hastigheder end lysets hastighed? Hvis vi, efter at vi har justeret vores ure på en optimal måde, ønsker at kontrollere resultatet med disse nye signaler, bør vi observere uoverensstemmelser på grund af den generelle translationelle bevægelse af de to stationer. Er sådanne signaler tænkelige fra Laplaces synspunkt, hvor den universelle tyngdekraft transmitteres med en hastighed på en million gange lysets hastighed?

Men i 1905 og 1906 påpegede Poincaré muligheden for en teori om tyngdekraften, hvor ændringer forplanter sig med lysets hastighed og er Lorentz-kovariante. Han påpegede, at i en sådan teori afhænger tyngdekraften ikke kun af masserne og deres indbyrdes afstand, men også af deres hastigheder og deres position på grund af interaktionens begrænsede udbredelsestid. Ved denne lejlighed introducerede Poincaré 4-vektoren [A 8] . Efter Poincaré forsøgte Minkowski (1908) og Arnold Sommerfeld (1910) at etablere en Lorentz invariant gravitationslov [B 11] . Disse forsøg blev imidlertid afløst af Einsteins generelle relativitetsteori , se " Træd ind i relativitetsteorien ".

Principper og konventioner

Konstansen af ​​lysets hastighed

Allerede i sit Philosophical Letter on Time Measurements (1898) [A 5] skrev Poincaré , at astronomer som Ole Römer , når de bestemmer lysets hastighed, blot antager, at lyset har en konstant hastighed, og at denne hastighed er den samme i alle retninger ( for flere detaljer, se artiklen lysets hastighed i én retning ). Uden dette postulat ville det være umuligt at bestemme lysets hastighed ud fra astronomiske observationer, som Römer gjorde, da han observerede Jupiters måner. Poincaré bemærkede, at Roemer også måtte antage, at Jupiters måner adlyder Newtons love, herunder tyngdeloven, hvorimod man kunne acceptere en anden lyshastighed med de samme observationer, hvis vi accepterede nogle andre (måske mere komplekse) bevægelseslove. Ifølge Poincaré viser dette, at vi antager en værdi for lysets hastighed, der gør mekanikkens love så enkle som muligt. (Dette er et eksempel på Poincarés fælles filosofi). Poincaré bemærkede også, at lysets hastighed kan (og ofte bruges i praksis) til at bestemme samtidigheden mellem rumligt adskilte begivenheder. Men i denne artikel diskuterede han ikke konsekvenserne af at anvende disse "aftaler" på flere referencerammer, der bevæger sig i forhold til hinanden. Det næste skridt blev taget af Poincaré i 1900 [A 6] , da han erfarede, at synkronisering ved hjælp af lyssignaler i Jordens referenceramme fører til lokal Lorentz-tid [B 12] [B 13] (se afsnittet "Lokal tid" ovenfor ). Og i 1904 skrev Poincaré [A 4] :

Ud fra alle disse resultater, hvis de blev bekræftet, ville der opstå en helt ny mekanik, som primært ville være kendetegnet ved, at der ikke kan være nogen hastighed større end lysets hastighed, ikke mere end temperaturer under det absolutte nulpunkt. For en iagttager i fremadgående bevægelse, som han ikke er klar over, kan ingen tilsyneladende hastighed overstige lysets hastighed, og det ville være en selvmodsigelse, hvis vi ikke husker det faktum, at denne iagttager ikke bruger det samme ur som et ur. stationær observatør, men derimod et ur, der giver "lokal tid. [...] Vi skal måske også bygge helt ny mekanik, hvor vi kun kan få et glimt af, hvor inertien stiger med hastigheden, og lysets hastighed bliver en uoverstigelig grænse. Almindelig mekanik, enklere, forblev til en første tilnærmelse, da dette ville være sandt for hastigheder, der ikke er for høje, så den gamle dynamik vil blive inkluderet i den nye. ville altid kun være exceptionel, den sikreste måde i praksis ville være at fortsætte at opføre os, som om vi fortsatte med at tro på dem. De er så nyttige, at for de skal spare plads. At afgøre, om man helt vil udelukke dem, ville være at fratage sig selv et kostbart våben. Jeg skynder mig afslutningsvis at sige, at vi endnu ikke er nået hertil, og indtil videre er der intet, der beviser, at principperne ikke vil gå sejrrigt og uforandret ud af kampen.

Relativitetsprincippet

I 1895 [A 13] [B 14] hævdede Poincaré, at eksperimenter som Michelson-Morley viser, at det synes umuligt at detektere stoffets absolutte bevægelse eller stoffets relative bevægelse i forhold til æteren. Og selvom de fleste fysikere havde andre synspunkter, stod Poincare i 1900 [A 14] ved sin mening og brugte skiftevis udtrykkene "princippet om relativ bevægelse" og "rummets relativitet". Han kritiserede Lorentz og sagde, at det ville være bedre at skabe en mere grundlæggende teori for at forklare fraværet af enhver æterdrift end at skabe den ene hypotese efter den anden. I 1902 [A 15] brugte han første gang udtrykket "relativitetsprincippet". I 1904 [A 4] evaluerede han matematikernes arbejde, som havde bevaret, hvad han nu kaldte " relativitetsprincippet " med hypoteser som lokal tid, men han indrømmede, at denne risiko kun var mulig gennem ophobning af hypoteser. Og han definerede princippet på denne måde (ifølge Miller [B 15] på grundlag af Lorentz-sætningen fra de tilsvarende stater): ”Relativitetsprincippet, ifølge hvilket lovene for fysiske fænomener skal være de samme for både en stationær observatør og en gradvist ensartet bevægelse, så vi ikke har nogen midler til at afgøre, og ikke kan have, om vi er i en sådan bevægelse."

Med henvisning til Poincarés kritik fra 1900 skrev Lorentz i sit berømte papir i 1904, hvor han udvidede sit tilsvarende tilstandssætning: [A 3] "Selvfølgelig er forløbet med at opfinde specielle hypoteser for hvert nyt eksperimentelt resultat noget kunstigt. Det ville være mere tilfredsstillende, hvis det ved nogle grundlæggende antagelser og uden at negligere vilkår af den ene eller anden orden kunne påvises, at mange elektromagnetiske fænomener er fuldstændig uafhængige af systemets bevægelse."

En af de første evalueringer af Lorenz' arbejde blev foretaget i maj 1905 af P. Langevin . Ifølge ham resulterede denne udvidelse af Lorentz og Larmors elektroniske teorier i "en fysisk umulighed at demonstrere jordens translationelle bevægelse". Imidlertid bemærkede Poincare i 1905, at Lorentz' 1904-teori ikke var perfekt "Lorentz-invariant" i flere ligninger, såsom Lorentz' udtryk for strømtætheden (indrømmet af Lorentz i 1921 at være defekt). Da dette kun krævede mindre modifikationer af Lorentz' værk, hævdede Poincaré også [A 8] , at det lykkedes Lorentz at forene sin teori med relativitetsprincippet: "Det ser ud til, at denne umulighed af at demonstrere Jordens absolutte bevægelse er en generel naturlov. . […] Lorentz forsøgte at supplere og ændre sin hypotese for at forene den med postulatet om den fuldstændige umulighed af at bestemme absolut bevægelse. Hvad han lykkedes med, gjorde han i sit papir med titlen Elektromagnetiske fænomener i et system, der bevæger sig med enhver hastighed, der er mindre end lysets hastighed [Lorentz, 1904b]." [C2]

I sit Palermo (1906) papir kaldte Poincaré dette "relativitetspostulatet", og selvom han sagde, at dette princip på et tidspunkt kunne tilbagevises (og faktisk nævnte han i slutningen af ​​papiret, at Villars opdagelse af magneto -katodestråler (1904) synes at true dette [B 16] ), mente han, at det ville være interessant at overveje implikationerne, hvis vi skulle antage, at relativitetspostulatet holder uden begrænsning. Dette ville betyde, at alle naturkræfter (ikke kun elektromagnetisme) skal være invariante under Lorentz-transformationen. [A 9] I 1921 skrev Lorentz, ved at bruge Poincarés tillid til at etablere relativitetsprincippet og postulatet: [A 16] "Jeg etablerede ikke relativitetsprincippet som en streng og universel sandhed. På den anden side opnåede Poincaré den perfekte invarians af elektrodynamikkens ligninger, og han formulerede 'relativitetspostulatet', som han var den første til at anvende." [C3]

Aether

Poincaré skrev inden for sin filosofi om konventionalisme i 1889: [A 17] "Om æteren eksisterer eller ej, har ingen stor betydning, lad os overlade det til metafysikerne; det er vigtigt for os, at alt sker, som om det eksisterer, og at denne hypotese viser sig at være egnet til at forklare fænomenerne. Når alt kommer til alt, har vi nogen anden grund til at tro på eksistensen af ​​materielle genstande? Dette er også en bekvem hypotese, men den vil aldrig ophøre med at være sådan, selvom æteren en dag uden tvivl vil blive smidt til side som ubrugelig .

Han benægtede også eksistensen af ​​absolut rum og tid og sagde i 1901: [A 18] "1. Der er ikke noget absolut rum, og vi opfatter kun relativ bevægelse, men i de fleste tilfælde er mekaniske fakta angivet, som om der er et absolut rum, som de kan henvises til. 2. Der er ingen absolut tid. Når vi siger, at to perioder er lige store, giver dette udsagn ikke mening og kan kun give mening efter konvention. 3. Vi har ikke kun en direkte intuition af ligheden mellem to perioder, men vi har ikke engang en direkte intuition af samtidigheden af ​​to begivenheder, der finder sted to forskellige steder. Jeg forklarede dette i en artikel med titlen "Mesure du Temps" [1898]. 4. Endelig, er vores euklidiske geometri i sig selv ikke bare en slags konvention for sproget?

Poincare selv opgav dog aldrig æterhypotesen og erklærede i 1900: [A 14] "Eksisterer vores æter virkelig? Vi kender oprindelsen til vores tro på æteren. Hvis lys er flere år om at nå os fra en fjern stjerne, er det ikke længere på stjernen eller på jorden. Det skal være et sted og så at sige understøttet af en eller anden materiel faktor . Og med henvisning til oplevelsen af ​​Fizeau skrev han endda: "Æteren er næsten i vores hænder . " Han sagde også, at æteren er nødvendig for at få Lorentz' teori til at stemme overens med Newtons tredje lov. Selv i 1912 brugte Poincaré i en artikel med titlen "Quantum Theory" ordet "ether" ti gange og beskrev lys som "æterens lysende vibrationer . " [A19]

Og selvom han anerkendte rummets og tidens relative og konventionelle natur, mente han, at den klassiske konvention var mere "bekvem" og fortsatte med at skelne mellem "sand" tid i æteren og "tilsyneladende" tid i bevægelige systemer. Med hensyn til spørgsmålet om, hvorvidt en ny konvention om rum og tid ville være påkrævet, skrev han i 1912: [A 20] "Skal vi ændre vores konklusioner? Selvfølgelig ikke, vi accepterede aftalen, fordi den virkede praktisk, og vi sagde, at intet kunne forhindre os i at afslå den. I dag ønsker nogle fysikere at acceptere en ny konvention. Det betyder ikke, at de er tvunget til at gøre dette, de anser denne nye aftale for mere bekvem, det er alt. Og de, der ikke har denne holdning, kan lovligt beholde de gamle for ikke at bryde deres gamle vaner, og jeg tror, ​​bare mellem os, at det er det, de vil gøre i lang tid."

Også i løbet af sit liv argumenterede Lorentz for, at blandt alle referencerammer burde den, hvor æteren er i ro, være at foretrække. Ure i dette referencesystem viser "real" tid, og samtidighed er ikke relativ. Men hvis rigtigheden af ​​relativitetsprincippet accepteres, er det umuligt at finde et sådant system eksperimentelt. [A-21]

Et skridt ind i relativitetsteorien

Særlig relativitetsteori

I 1905 udgav Albert Einstein sit papir om det, der nu kaldes den særlige relativitetsteori . [A 22] I denne artikel, hvor han udforsker de grundlæggende betydninger af rum- og tidskoordinater brugt i fysiske teorier, viste Einstein, at de "effektive" koordinater givet af Lorentz-transformationer faktisk var inertikoordinater med hensyn til bevægelige referencerammer. Heraf fulgte alle de fysisk observerbare konsekvenser af TEL uden behov for at postulere en uobserverbar entitet (ether). Einstein identificerede to grundlæggende principper, hver baseret på erfaring, hvorfra al Lorentz' elektrodynamik følger:

  1. Lovene, i henhold til hvilke fysiske processer finder sted, er de samme med hensyn til ethvert inertikoordinatsystem ( relativitetsprincippet )
  2. I det tomme rum forplanter lys sig med absolut hastighed c, i ethvert system af inertikoordinater (princippet om lysets konstanthed)

Tilsammen (sammen med et par andre implicitte antagelser såsom isotropi og homogenitet i rummet) fører disse to postulater utvetydigt til matematikken om speciel relativitet. Lorentz og Poincaré accepterede også de samme principper, der var nødvendige for at opnå deres endelige resultater, men accepterede ikke, at de også var tilstrækkelige , og derfor eliminerede de alle andre antagelser, der lå til grund for Lorentz' oprindelige konklusioner (hvoraf mange senere viste sig at være forkerte [C 4] ). Derfor fik den særlige relativitetsteori meget hurtigt bred accept blandt fysikere, og begrebet om den lysende æter fra det 19. århundrede blev forkastet. [B-17] [B-18]

I 1907 blev Einsteins særlige relativitetsteori fra 1905 suppleret af Hermann Minkowski, som viste, at nøgletallene havde en meget naturlig fortolkning. [C 5] i form af en enkelt firedimensionel " rum-tid ", hvor absolutte intervaller opnås ved en forlængelse af Pythagoras sætning. (Allerede i 1906 forudså Poincaré nogle af Minkowskis ideer, se afsnittet om Lorentz-transformationer). [B 19] Nytten og naturligheden af ​​Einsteins og Minkowskis ideer bidrog til den hurtige accept af speciel relativitet og det tilsvarende tab af interesse for Lorentz' æterteori.

I 1909 [A 23] og 1912 [A 24] sagde Einstein: [B 20]

...det er umuligt kun at basere teorien om lovene for transformation af rum og tid på relativitetsprincippet. Dette hænger som bekendt sammen med relativiteten af ​​begreberne "samtidighed" og "form på bevægelige legemer". For at udfylde dette hul introducerede jeg princippet om lyshastighedens konstanthed, som jeg lånte fra teorien om H. A. Lorentz' stationære lysether, og som ligesom relativitetsprincippet indeholder en fysisk antagelse, der syntes at være berettiget kun ved passende eksperimenter (eksperimenter med Fizeau, Rowland etc.), [A 24]
Albert Einstein (1912), oversat af Anna Beck (1996).

I 1907 kritiserede Einstein " ad hoc " karakteren af ​​Lorentz kontraktionshypotesen i sin teori om elektroner, da det efter hans mening var en kunstig antagelse, at Michelson-Morley-eksperimentet var i overensstemmelse med Lorentz' stationære æter og relativitetsprincippet. . [A 25] Einstein argumenterede for, at Lorentz' "lokale tid" blot kunne kaldes "tid", og han udtalte, at en fast æter var utilfredsstillende som teoretisk grundlag for elektrodynamik. [A 26] I 1920 skrev han: [A 27]

Hvad angår den mekaniske natur af Lorentz' æter, kan vi sige, at denne ubevægelighed i en vis forstand er den eneste mekaniske egenskab, som H. A. Lorentz ikke fratog ham. Det kan tilføjes, at alle ændringerne i æterens begreb, skabt af den særlige relativitetsteori, bestod i at fratage æteren dens sidste mekaniske kvalitet, nemlig dens ubevægelighed. [...] Nærmere refleksion lærer os dog, at den særlige relativitetsteori ikke tvinger os til at fornægte æteren. Vi kan antage eksistensen af ​​æteren; kun må vi nægte at tillægge den en bestemt bevægelse, d. v. s. vi må fjerne fra abstraktionen den sidste mekaniske egenskab, som Lorentz endnu ikke har fjernet.

Minkowski hævdede, at Lorenz' introduktion af kontraktionshypotesen "lyder ret fantastisk", fordi den ikke er resultatet af modstand i æteren, men ligner en "gave fra oven". Han sagde, at denne hypotese er "fuldstændig ækvivalent med det nye begreb om rum og tid", selvom det bliver meget mere forståeligt inden for rammerne af den nye rumtidsgeometri. [A 28] Lorentz var ikke enig i, at dette var en "ad-hoc" hypotese, og i 1913 argumenterede han for, at der var ringe forskel mellem hans teori og afvisningen af ​​en foretrukken ramme, som i Einsteins og Minkowskis teori, så Det er en smagssag, hvem der foretrækker hvilken teori. [A-21]

Ækvivalens af masse og energi

Ækvivalensen mellem masse og energi blev opnået af Einstein (1905) som en konsekvens af relativitetsprincippet, hvor inertienergien faktisk er repræsenteret som , men i modsætning til Poincaré-papiret fra 1900 erkendte Einstein, at stof selv taber eller vinder masse under emission eller absorption af stråling. [A 29] Således er massen af ​​enhver form for stof lig med en vis mængde energi, der kan omdannes til og genindvindes fra andre former for energi. Dette er ækvivalensen af ​​masse og energi , repræsenteret som . Derfor behøvede Einstein ikke at introducere "fiktive" masser, og han behøvede heller ikke at undgå det perpetuum mobile problem , da ifølge Darrigol [B 21] kan Poincarés strålingsparadoks simpelthen løses ved at anvende Einsteins ækvivalens. Hvis lyskilden taber masse under stråling med en mængde , forsvinder modsætningen i momentumloven uden behov for nogen kompenserende effekt i æteren.

Ligesom Poincaré konkluderede Einstein i 1906, at inertien af ​​(elektromagnetisk) energi er en nødvendig betingelse for, at massecentersætningen er gyldig i systemer, hvor elektromagnetiske felter og stof virker på hinanden. Baseret på ækvivalensen af ​​masse og energi viste han, at emission og absorption af e/m-stråling og derfor overførsel af inerti løser alle problemer. Ved denne lejlighed henviste Einstein til et papir fra 1900 af Poincaré og skrev: [A 30]

Selvom de simple formelle synspunkter, der skal udføres for at bevise denne erklæring, allerede hovedsagelig er indeholdt i H. Poincarés arbejde [Lorentz-Festschrift, s. 252, 1900], for overskuelighedens skyld vil jeg ikke stole på dette værk. [C6]

Også Poincares afvisning af princippet om modvirkning, forbundet med overtrædelsen af ​​loven om bevarelse af masse, kan undgås gennem Einsteins , da bevarelse af masse synes at være et særligt tilfælde af loven om bevarelse af energi .

Generel relativitetsteori

Lorentz og Poincarés (såvel som Abraham og Nordströms ) forsøg på at formulere en ny tyngdekraftsteori til erstatning for Newtons blev erstattet af Einsteins generelle relativitetsteori . [B22] . Denne teori er baseret på principper som ækvivalensprincippet , det generelle relativitetsprincip , princippet om generel kovarians , geodætisk bevægelse, Lorentz kovarians (lovene for speciel relativitet gælder lokalt for alle inertiobservatører), og i den krumningen af rumtid er skabt af energien fra spændinger i rum-tid.

I 1920 sammenlignede Einstein Lorentz' æter med "gravitationsæteren" i den generelle relativitetsteori. Han sagde, at immobilitet er den eneste mekaniske egenskab, som æteren ikke blev berøvet af Lorentz, men i modsætning til Lorentz' lys og æter, har den generelle relativitets æter ikke mekaniske egenskaber, ikke engang immobilitet [A 27] :

Æteren for den generelle relativitetsteori er et medium, der i sig selv er blottet for alle mekaniske og kinematiske egenskaber, men hjælper med at bestemme mekaniske (og elektromagnetiske) begivenheder. Grundlæggende nyt i æteren i den generelle relativitetsteori, i modsætning til Lorentz æter, er, at tilstanden af ​​den første på hvert sted bestemmes af forbindelsen med stoffet og æterens tilstand på nabosteder, som adlyder love i form af differentialligninger; mens den Lorentziske æters tilstand i fravær af elektromagnetiske felter ikke skyldes noget udenfor sig selv og er den samme overalt. Æteren i den generelle relativitetsteori omdannes begrebsmæssigt til Lorentz-æteren, hvis vi erstatter konstanterne i rumfunktionerne, der beskriver modellen, uden at være opmærksomme på de årsager, der bestemmer dens tilstand. Således kan vi også sige, at den generelle relativitets æter opnås fra den Lorentziske æter gennem relativisering.

Prioritet

Fra tid til anden udtrykkes den opfattelse, at de egentlige grundlæggere af den særlige relativitetsteori er Poincaré og Lorentz, og ikke Einstein, selvom hverken Lorentz eller Poincare nogensinde gjorde krav på en sådan prioritet. Se flere artikler:

Seneste ændringer

Links

Værker af Lorentz, Poincaré, Einstein, Minkowski (Gruppe A)

  1. 1 2 3 Lorentz (1895)
  2. Lorentz (1892)
  3. 1 2 3 4 Lorentz (1904b)
  4. 1 2 3 4 5 Poincare (1904); Pointare (1905a), Ch. otte
  5. 1 2 Poincare (1898); Pointare (1905a), Ch. 2
  6. 1 2 Pointare (1900b)
  7. 1 2 3 Lorentz (1899)
  8. 1 2 3 4 Poincare (1905b)
  9. 1 2 3 Poincare (1906)
  10. Lorentz (1900)
  11. Poincare (1908a); Poincare (1908b) Bog 3, kap. 3
  12. Lorentz (1914) primære kilder
  13. Poincare (1895)
  14. 1 2 Poincare (1900a); Pointare (1902), Ch. 9-10
  15. Poincare (1902), Ch. 13
  16. Lorentz (1921), s. 247-261
  17. Poincare (1889); Pointare (1902), Ch. 12
  18. Poincare (1901a); Pointare (1902), Ch. 6
  19. Poincare 1912; Poincare 1913, Ch. 6
  20. Poincare (1913), Ch. 2
  21. 1 2 Lorentz (1913), s. 75
  22. Einstein (1905a)
  23. Einstein (1909)
  24. 1 2 Einstein (1912)
  25. Einstein (1908a)
  26. Einstein (1907)
  27. 1 2 Einstein (1922)
  28. Minkowski (1908)
  29. Einstein (1905b)
  30. Einstein (1906)
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1886), De l'influence du mouvement de la terre sur les phénomènes lumineux, Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles T. 21: 103–176 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1892a), La Théorie electromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants, Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles T. 25: 363–552 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1892b), De relationve beweging van de aarde en den aether, Zittingsverlag Akad. V. Våd. T. 1: 74-79 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1895), Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern , Leiden: E. J. Brill 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1899), Simplified Theory of Electrical and Optical Phenomena in Moving Systems , Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences bind 1: 427–442 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1900), Considerations on Gravitation , Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences bind 2: 559–574 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1904b), Elektromagnetiske fænomener i et system, der bevæger sig med enhver hastighed, der er mindre end lysets , Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences bind 6: 809–831 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1909), Teorien om elektroner og dens anvendelser på fænomenerne lys og strålevarme , Leipzig & Berlin: BG Teubner 
  • Lorentz, Hendrik Antoon; Einstein, Albert & Minkowski, Hermann (1913), Das Relativitätsprinzip. Eine Sammlung von Abhandlungen , Leipzig & Berlin: BG Teubner 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1914), Das Relativitätsprinzip. Drei Vorlesungen gehalten i Teylers Stiftung zu Haarlem , Leipzig og Berlin: BG Teubner 
  • Lorentz, Hendrik Antoon (1931), Forelæsning om teoretisk fysik, bind 3 (Forelæsninger holdt mellem 1910-1912, første gang udgivet på hollandsk i 1922, engelsk oversættelse i 1931) , London: MacMillan 
  • Poincaré, Henri (1889), Théorie mathématique de la lumière , bd. 1, Paris: G. Carré & C. Naud  Forord delvis genoptrykt i " Videnskab og hypotese ", Ch. 12.
  • Poincaré, Henri (1895), A propos de la Théorie de M. Larmor, L'éclairage électrique T. 5:5–14  . Genoptrykt i Poincaré, Oeuvres, tome IX, s. 395-413
  • Poincaré, Henri (1913), The Measure of Time , The foundations of science , New York: Science Press, s. 222-234 
  • Poincaré, Henri (1900b), La théorie de Lorentz et le principe de réaction , Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles T. 5: 252–278  . Se også den engelske oversættelse .
  • Poincaré, Henri (1901a), Sur les principes de la mécanique, Bibliothèque du Congrès international de philosophie : 457–494  . Genoptrykt i "Videnskab og hypotese", Kap. 6-7.
  • Poincaré, Henri (1901b), Skabelon:Internetarkiv , Paris: Gauthier-Villars 
  • Poincaré, Henri (1902), Skabelon:Internetarkiv , London og Newcastle-on-Cyne (1905): The Walter Scott publishing Co. 
  • Poincaré, Henri (1906a), The Principles of Mathematical Physics , Kongressen for kunst og videnskab, universel udstilling, St. Louis, 1904 , bd. 1, Boston og New York: Houghton, Mifflin and Company, s. 604-622 
  • Poincaré, Henri (1905b), Sur la dynamique de l'électron , Comptes Rendus T. 140: 1504–1508 
  • Poincaré, Henri (1913), The New Mechanics , The foundations of science (Science and Method) , New York: Science Press, s. 486-522 
  • Poincaré, Henri (1909), La Mécanique nouvelle (Lille) , Revue scientifique (Paris) bind 47: 170–177 
  • Poincaré, Henri (1910), La Mécanique nouvelle (Göttingen) , Sechs Vorträge über ausgewählte Gegenstände aus der reinen Mathematik und mathematischen Physik , Leipzig und Berlin: BGTeubner, s. 41-47 
  • Poincare, Henri (1911), Die neue Mechanik (Berlin) , Leipzig & Berlin: BG Teubner 
  • Poincaré, Henri (1912), L'hypothèse des quanta, Revue scientifique T. 17: 225–232  Genoptrykt i Poincaré 1913, Ch. 6.
  • Poincaré, Henri (1913), Skabelon:Internetarkiv , New York: Dover Publication (1963) 
  • Einstein, Albert (1909), The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation , Physikalische Zeitschrift bind 10 (22): 817–825 
  • Einstein A. (1916), Relativitet: Den særlige og generelle teori , Springer 
  • Einstein, Albert (1922), Ether and the Theory of Relativity , London: Methuen & Co. 
  • Minkowski, Hermann (1909), Rum og tid , Physikalische Zeitschrift bind 10: 75–88 

Sekundære kilder (Gruppe B)

  1. Whittaker (1951), 386ff
  2. Født (1964), 172ff
  3. Brown (2001)
  4. Miller (1981), 70-75,
  5. Darrigol (2005), 10-11
  6. Janssen (1995), Kap. 3.5.4
  7. Janssen/Mecklenburg (2007)
  8. Walter (2007), kap. en
  9. Janssen/Mecklenburg (2007)
  10. Miller (1981), 359-360
  11. Walter (2007)
  12. Galison (2002)
  13. Miller (1981), 186-189
  14. Katzir (2005), 275-288
  15. Miller (1981), 79
  16. Walter (2007), Kap. en
  17. Darrigol (2005), 15-18
  18. Janssen (1995), Kap. fire
  19. Walter (1999)
  20. Martinez (2009)
  21. Darrigol (2005), 18-21
  22. Walter 2007
  • Born, Max (1964), Einsteins relativitetsteori , Dover Publications, ISBN 0-486-60769-0 
  • Darrigol, Olivier (2000), Elektrodynamik fra Ampére til Einstein , Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-850594-9 
  • Galison, Peter (2003), Einsteins ure, Poincarés kort: Empires of Time , New York: W. W. Norton, ISBN 0-393-32604-7 
  • Alberto A. Martínez (2009), Kinematics: the lost origins of Einsteins relativity , Johns Hopkins University Press, ISBN 0-8018-9135-3 
  • Miller, Arthur I. (1981), Albert Einsteins særlige relativitetsteori. Emergence (1905) og tidlig fortolkning (1905-1911) , Læsning: Addison-Wesley, ISBN 0-201-04679-2 
På engelsk: Pauli, W. Relativitetsteori  (neopr.) . - Dover Publications , 1981. - V. 165. - ISBN 0-486-64152-X .
  • Whittaker, Edmund Taylor (1951), A History of theorys of ether and electricity Vol. 1: De klassiske teorier (2. red.), London: Nelson 

Andre noter (Gruppe C)

  1. Original på fransk: Nous n'avons pas l'intuition directe de la simultanéité, pas plus que celle de l'égalité de deux durées. Si nous croyons afoir cette intuition, c'est une illusion. Nous y suppléons à l'aide de certaines règles que nous appliquons presque toujours sans nous en rendre compte. [...] Nous choisissons donc ces règles, non parce qu'elles sont vraies, mais parce qu'elles sont les plus commodes, et nous pourrions les résumer en disant: "La simultanéité de deux événements, ou l'ordre de leur succession, l'égalité de deux durées, doivent être définies de telle sorte que l'énoncé des lois naturelles soit aussi simple que muligt. En d'autres termes, toutes ces règles, toutes ces definitioner ne sont que le fruit d'un opportunisme inconscient. »
  2. Fransk original: Il semble que cette impossibilité de démontrer le mouvement absolu soit une loi générale de la nature [..] Lorentz a cherché à compléter et à modifier son hypothèse de façon à la mettre en concordance avec le postulate de l'impossibilité complète de la determination du mouvement absolu. C'est ce qu'il a réussi dans son artiklen intitulé Elektromagnetiske fænomener i et system, der bevæger sig med en hvilken som helst hastighed, der er mindre end lysets .
  3. Original på fransk: je n'ai pas établi le principe de relativité comme rigoureusement et universellement vrai. Poincaré, au contraire, en obtenu une invariance parfaite des équations de l'électrodynamique, et il en formel le "postulat de relativité", termes qu'il a été le premier en arbejdsgiver.
  4. De tre mest kendte eksempler er (1) antagelsen af ​​Maxwells ligninger og (2) antagelsen af ​​elektronens endelige struktur og (3) antagelsen om, at al masse var af elektromagnetisk oprindelse. Efter dette blev Maxwells ligninger ugyldige og blev erstattet af kvanteelektrodynamik, selvom et træk ved Maxwells ligninger, den karakteristiske hastighedsinvarians, forblev. En elektrons masse betragtes nu som en punktpartikel, og Poincare viste allerede i 1905, at hele en elektrons masse ikke kan være af elektromagnetisk oprindelse. Det var sådan, relativitetsteorien ophævede det 19. århundredes håb om at basere al fysik på elektromagnetisme.
  5. Se Whittakers History of the Aether, hvori han skriver: "Minkowskis store fremskridt skyldtes hans formulering af fysik i form af en firedimensionel mangfoldighed ... for at repræsentere naturfænomener uden at introducere kontingente elementer, er det nødvendigt at opgive sædvanligt tredimensionelt koordinatsystem og fungerer i fire dimensioner." Se også Pais' Subtile er Herren for Minkowskis fortolkning af "Så begyndte en enorm forenkling af den særlige relativitetsteori." Se også Millers Albert Einsteins særlige relativitetsteori, som siger, at "Minkowskis resultater førte til en dybere forståelse af relativitet."
  6. Tysk original: Trotzdem die einfachen formalen Betrachtungen, die zum Nachweis dieser Behauptung durchgeführt werden müssen, in der Hauptsache bereits in einer Arbeit von H. Poincaré enthalten sind [Lorentz-Festschrift, p. 252, 1900], werde ich mich doch der Übersichtlichkeit halber nicht auf jene Arbeit stützen.

Links

  1. Einstein, relativitet og absolut samtidighed  (neopr.) . — London: Routledge , 2008. — ISBN 9780415701747 .
  2. Fedosin SG Den generaliserede Poynting-sætning for det generelle felt og løsning af 4/3-problemet. International Frontier Science Letters, Vol. 14, s. 19-40 (2019). https://doi.org/10.18052/www.scipress.com/IFSL.14.19 .