¿Por qué nadie le ganó a Einstein a generalizar su teoría de la relatividad especial en los 10 años posteriores a la publicación de la relatividad especial?

¿Por qué nadie le ganó a Einstein a generalizar su teoría de la relatividad especial en los 10 años posteriores a la publicación de la relatividad especial?

Porque Einstein era un genio. Einstein publicó una serie de ideas fundamentales sobre física entre esas fechas. Esas realizaciones fueron necesarias para comprender cómo podría funcionar la relatividad generalizadora.

Tampoco es que no haya otras personas tratando de hacer que la gravedad sea relativista. Se dio cuenta rápidamente de que la gravedad no era relativista (Laplace había sugerido que la velocidad de la gravedad debía ser mucho mayor que c bajo una imagen newtoniana). También había habido mucho interés en las últimas décadas en convertir la acción de Newton a una teoría a distancia en una teoría de campo más moderna.

Sin embargo, no estaba claro cuál sería el camino correcto para esto. Hay varias rutas que la gente podría pensar que podrían ser fructíferas, y de hecho se probaron varios enfoques diferentes.

Poincare publicó un intento temprano de hacer una teoría relativista de la gravedad en aproximadamente 1905 [1]. Esto fue en realidad antes de darse cuenta del trabajo de Einstein. Al ser tan temprano, le falta mucho de lo que hace que GR funcione.

Minkowski esbozó una teoría basada en su formulación espacio-temporal de la relatividad (es decir, una teoría geométrica) alrededor de 1908 [2]. Esta teoría no funcionó, y de hecho aparentemente no podía admitir órbitas planetarias estables. Sin embargo, si hubiera vivido más …

Sommerfeld hizo un trabajo similar en una gravedad relativista alrededor de 1910, tomando el trabajo de Poincare y Minkowski, y trabajando con el concepto de 4 vectores. Quizás estaba más preocupado por el formalismo que por la física (pero debido a que los argumentos de Einstein no se habían desarrollado completamente, la importancia del espacio-tiempo curvo aún no se apreciaba).

Mie y Abraham trabajaron en el problema durante varios años. Desafortunadamente, sus enfoques se ven extremadamente anticuados o irremediablemente futuristas ahora. En lugar de desarrollar una teoría de la gravedad, tanto Abraham como Mie estaban trabajando con ideas más antiguas (relacionadas con el Éter de Lorentz) para crear una “teoría de todo” que incluyera EM y la gravedad como aspectos de la misma cosa. Einstein dijo del trabajo posterior de Eddington que

Creo que el argumento de Eddington tiene esto en común con la teoría de Mie: es un marco excelente, pero uno no puede ver cómo se puede llenar

Básicamente, podría funcionar, pero hasta ahora no tiene conexión con el mundo real, y no hay forma de introducir esta conexión.

Nordstrom publicó varios intentos de teorías gravitacionales relativas [3]. Uno de ellos incluso recibió elogios de Einstein y fue una teoría métrica temprana. Probablemente estaba más cerca de tener una teoría de trabajo.

Hilbert comenzó a trabajar en el problema (y le dio a Einstein ayuda matemática clave. Grossmann lo había hecho antes). Venció a Einstein en algunas ecuaciones clave. Sin embargo, sin Einstein, Hilbert estaba en el camino equivocado. Hilbert cambió su enfoque basado en conversaciones con Einstein, mostrando la importancia de su trabajo y pensamiento.

La relatividad general es una teoría mucho más complicada que la relatividad especial. Aún lo tendríamos sin Einstein. Pero definitivamente hubiera tomado más tiempo.

[1] Sur la dynamique de l’électron 1905

[2 Die Grundgleichungen für die elektromagnetischen Vorgänge in bewegten Körpern.

[3] La teoría escalar de la gravedad de Nordstrom y el principio de equivalencia

Porque nadie vio un problema.

La relatividad especial básicamente pulió la teoría actual de la época. La luz y las fuerzas electromagnéticas fueron los aspectos más destacados de la física en ese momento.

La relatividad general se basó en un problema que nadie, en ese momento, sabía que estaba allí. Desafiar a Isaac Newton era indignante entonces. La gravedad simplemente fue aceptada como una fuerza originada en toda la masa.

En su mayor parte, los efectos de la relatividad general no se notan en las escalas que percibimos todos los días, por lo que no es sorprendente que nadie haya visto un problema.

Richard Feynman dijo: “Todavía no veo cómo pensó en ello”. Y estoy seguro de que también dijo que si Einstein no hubiera nacido, le habría llevado otros cien años a su teoría de relatividad general. No puedo encontrar esa cita, desafortunadamente.