Todo ello. Bueno, casi todo.
Einstein propuso una relatividad especial para conciliar las grandes diferencias entre los principios de la mecánica newtoniana y la teoría del electromagnetismo de Maxwell en 1905, durante su racha creativa de documentos innovadores conocidos como los documentos ‘annus mirabilis’ o ‘año milagroso’ (1905).
La relatividad en sí es un concepto antiguo: Newton había establecido marcos de referencia, tanto inerciales como no inerciales, y había dicho que los objetos están en reposo con respecto a un marco de referencia: están en reposo en relación con el marco de referencia. Pero Albert Einstein estableció una relatividad especial con respecto a la propagación de la luz.
Lo que ocurrió justo antes de la publicación del artículo sobre relatividad especial precipitó la relatividad especial: el experimento de Michelson-Morley. (Esta puede ser la fuente de su confusión).
Hasta finales del siglo XIX, los físicos creían que un ‘éter’ invisible impregnaba todo el universo. ¿Por qué? Porque no había otra forma de explicar cómo la luz viajaba del Sol a la Tierra a través del vacío; La ausencia de un medio para la propagación de la luz los confundió. Entonces, en 1887, Albert Michelson y Edward Morley se dispusieron a confirmar la existencia del éter. Su experimento real puede ser un poco confuso … … pero te daré un concepto:
Proyecta un haz de luz desde la Tierra. La velocidad de este rayo en relación con la Tierra debe ser constante. La Tierra gira alrededor del Sol con una velocidad de 29 km / s. Si el haz de luz se proyecta en la dirección de la revolución, la velocidad del haz de luz debería ser (c – 29) km / s. Pero si se proyecta en dirección opuesta a la dirección de la revolución, entonces debería parecer que viaja con una velocidad de (c + 29) km / s. ¡PERO NO LO HACE! En ambos casos, el haz de luz parece viajar en c. Sin importar lo rápido que vayas, ¡la luz siempre será más rápida que tú! También sugirió algo muy extraño: los objetos se encogen en la dirección del movimiento. Entonces, en 1889, Hendrik Lorentz y George Fitzgerald dieron una fórmula para predecir la contracción.
En 1905, Henri Poincaré reconoció que las transformaciones utilizadas por Lorentz tenían las propiedades de un grupo matemático (un conjunto y una operación que se ajustan a ciertas reglas), y lo denominó la transformación de Lorentz. Unos meses más tarde, Albert Einstein publicó lo que ahora se conoce como relatividad especial derivando la transformación de Lorentz bajo los supuestos del principio de relatividad, abandonando el éter y asumiendo que la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia inerciales.
Lo que me gusta ver es que este era el genio de Einstein en juego: aunque gran parte del trabajo estaba allí, solo extendió su imaginación y creyó en el experimento de Michelson-Morley (otros eran escépticos). Por supuesto, el resto fue original. Entonces, incluso si la base de su trabajo provenía de otras fuentes, todavía era su propio logro.
¿Qué parte del trabajo original sobre relatividad especial fue de Einstein?
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El trabajo original era casi todo de Einstein.
Algunos argumentan que Lorentz tuvo una contribución significativa, pero Lorentz no contribuyó nada a la relatividad : en cambio, estaba investigando la estructura de la materia, o específicamente el electrón, que en ese momento era la única partícula subatómica conocida. La teoría del electrón de Lorentz presentaba la conjetura de la contracción, que proponía que la carga del electrón se ‘arrastre’ en el éter, aplanándolo en la dirección del movimiento en una cantidad descrita por la ecuación que ahora lleva su nombre. Él especuló que este arrastre también dio lugar a la inercia, y se dirigía a una de las primeras “teorías de todo”, en la que varias propiedades de la materia eran de naturaleza eléctrica.
Lorentz se opuso a otros que abogaron por la teoría “rígida” del electrón, que hizo diferentes predicciones, como la dependencia de la velocidad en masa. Las teorías elásticas y rígidas del electrón lo superaron mientras los experimentadores intentaban probar estas teorías en el laboratorio.
Entonces apareció Einstein y en lo que ahora se llama su primer artículo sobre relatividad especial, argumentó que todas las disputas sobre los problemas de la óptica y la electrodinámica no tenían nada que ver con la estructura de la materia . En cambio, todos eran explicables por cinemática, asumiendo cuerpos rígidos y usando relojes y señales luminosas. Este fue un enfoque total y completamente original, y fue realmente la primera expresión del concepto moderno de relatividad . Nadie más estaba buscando respuestas vinculando imanes, conductores y ópticas. Otros, como Minkowsky, se basaron rápidamente en el marco de Einstein e ignoraron por completo las preguntas sobre las propiedades del electrón, que había sido todo el foco de atención de Lorentz.
La teoría de la contracción de Lorentz era completamente ad-hoc, se suponía que surgía de las fuerzas de las cargas eléctricas en movimiento a través de ambos, pero no pudo cuantificar estas fuerzas, o realmente especular sobre su naturaleza. Todo lo que sabía era que debían equivaler al valor del factor de Lorentz para ser consistentes con los experimentos de deriva etérea. A Einstein se le ocurrió la misma fórmula de los principios básicos. Comparar el resultado de Lorentz con el de Einstein es como comparar la fórmula de Balmer para el espectro de hidrógeno con la de Bohr.
Todo lo que siguió, el concepto de espacio-tiempo, E = mc ^ 2, la invariancia del intervalo y, por supuesto, la relatividad general, no debe nada a la teoría del electrón de Lorentz.
En ese momento, alguien iba a tener una Relatividad Especial muy pronto. El problema básico era que la Mecánica Newtoniana y las Ecuaciones de Maxwell tienen problemas cuando tratas de usarlas juntas. Eso da tres vías de solución:
1. Revise las ecuaciones de Maxwell para hacerlas consistentes con la mecánica newtoniana.
2. Revise la mecánica newtoniana para que sea coherente con las ecuaciones de Maxwell
3. Revisar ambos
La gente había estado tratando de hacer la solución 1 por un tiempo, pero eso no estaba funcionando. La relatividad especial es la solución 2.
Lorentz fue el primero a quien se le ocurrieron las matemáticas. Las teorías que siguieron a continuación: la relatividad especial de Einstein, el espacio-tiempo de Minkowski, la relatividad de Taiji, todas están usando transformaciones de Lorentz y son igualmente correctas, porque las matemáticas son las mismas. Lo más importante sobre SR es que Einstein demostró que no se necesita éter para explicar las matemáticas.
Einstein no originó el principio de la relatividad ni ninguna de las ecuaciones de la relatividad especial, incluyendo e = m * c ^ 2. Todo fue publicado antes del artículo de Einstein de 1905. Lo que hizo fue poner todo junto en un marco coherente con aplicabilidad general siempre que obedezcamos la regla de no mezclar marcos de referencia. Fue el primero en pensar en eso. Sin la contribución de Einstein, todas las piezas no fueron significativas.
No especialmente. Muchos otros científicos de la época tenían ideas similares y Lorenz ya había derivado las ecuaciones, por eso las llamamos “transformadas de Lorenz-Einstein”.
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