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Crítica a la teoría de la relatividad

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 bas...

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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 ] Si bien algunas de estas críticas contaron con el apoyo de científicos de renombre, la teoría de la relatividad de Einstein es ahora aceptada por la comunidad científica. [ 1 ]

Entre las razones para criticar la teoría de la relatividad se incluyen teorías alternativas, el rechazo del método abstracto-matemático y supuestos errores de la teoría. Las objeciones antisemitas al origen judío de Einstein también influyeron ocasionalmente en estas objeciones. [ A 1 ] [ A 2 ] [ A 3 ] Todavía existen algunos críticos de la relatividad, pero sus opiniones no son compartidas por la mayoría de la comunidad científica. [ A 4 ] [ A 5 ]

relatividad especial

Principio de relatividad frente a la visión electromagnética del mundo

Hacia finales del siglo XIX, se extendió la idea de que todas las fuerzas de la naturaleza son de origen electromagnético (la " visión 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 la velocidad, lo cual era consistente con la hipótesis de que la masa era generada por su campo electromagnético. Posteriormente, Max Abraham (1902) esbozó una explicación teórica del resultado de Kaufmann en la que el electrón era considerado rígido y esférico. Sin embargo, se descubrió que este modelo era incompatible con los resultados de muchos experimentos (incluidos el experimento de Michelson-Morley , los experimentos de Rayleigh y Brace , y el experimento de Trouton-Noble ), según los cuales no se había observado ningún movimiento de un observador con respecto al éter luminífero ("deriva del éter") a pesar de los numerosos intentos por hacerlo. Henri Poincaré (1902) conjeturó que este fallo se debía a una ley general de la naturaleza, a la que denominó «el principio de relatividad ». Hendrik Antoon Lorentz (1904) desarrolló una teoría detallada de la electrodinámica ( teoría del éter de Lorentz ) basada en la existencia de un éter inmóvil y que empleaba un conjunto de transformaciones de coordenadas espacio-temporales que Poincaré denominó transformaciones de Lorentz, incluyendo los efectos de la contracción de la longitud y el tiempo local . Sin embargo, la teoría de Lorentz solo satisfacía parcialmente el principio de relatividad, ya que 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 Lorentz de los electrones requiere una fuerza no electromagnética para asegurar la estabilidad del electrón. Esto era inaceptable para él como defensor de la visión electromagnética del mundo. Continuó diciendo que mientras falte una explicación consistente sobre cómo esas fuerzas y potenciales actúan juntos sobre el electrón, el sistema de hipótesis de Lorentz es incompleto y no satisface el principio de relatividad. [ A 7 ] [ C 1 ] Poincaré (1905) eliminó esta objeción al demostrar que el potencial no electromagnético (" estrés de Poincaré ") que mantiene unido al electrón puede formularse de manera covariante de Lorentz, y demostró que, en principio, es posible crear un modelo covariante de Lorentz para la gravitación que también consideró de naturaleza no electromagnética. [ B 2 ] Así, se demostró la consistencia de la teoría de Lorentz, pero hubo que abandonar la visión electromagnética del mundo. [ A 8 ] [ A 9 ] Finalmente, Albert Einstein publicó en septiembre de 1905 lo que ahora se conoce como 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 espacio-temporales dependen del marco de referencia del observador inercial, y el éter luminífero no desempeña ningún papel en la física. Aunque esta teoría se fundamentó en un modelo cinemático muy diferente, era experimentalmente 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 que Minkowski introdujera en 1908 el modelo espacio-temporal geométrico para la versión de la relatividad de Einstein, la mayoría de los físicos finalmente se decantaron por la versión de la relatividad de Einstein-Minkowski con sus nuevas y radicales concepciones del espacio y el tiempo, en la que el éter no tenía un papel útil. [ B 3 ] [ A 8 ]

Supuestas refutaciones experimentales

Experimentos de Kaufmann-Bucherer-Neumann : Para decidir de forma 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 dirección del movimiento y se dilata en la dirección transversal, de modo que el volumen permanece constante. Mientras Kaufmann aún evaluaba sus experimentos, Einstein publicó su teoría de la relatividad especial. Finalmente, Kaufmann publicó sus resultados en diciembre de 1905 y argumentó que concordaban con la teoría de Abraham y requerían 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 hasta 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, arrojaron resultados diferentes y pusieron en duda los métodos de Kaufmann. Por lo tanto, Bucherer (1908) realizó nuevos experimentos y llegó a la conclusión de que confirmaban la fórmula de masas de la relatividad y, por ende, el "principio de relatividad de Lorentz y Einstein". Sin embargo, los experimentos de Bucherer fueron criticados por Bestelmeyer, lo que provocó una fuerte disputa entre ambos experimentadores. Por otro lado, experimentos adicionales de Hupka (1910), Neumann (1914) y otros parecieron confirmar el resultado de Bucherer. Las dudas persistieron hasta 1940, cuando, en experimentos similares, la teoría de Abraham fue refutada de manera concluyente. (Cabe señalar que, además de esos experimentos, la fórmula de masa relativista 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 de masa relativista 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 ] Estos experimentos inicialmente atrajeron cierta atención en los medios 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 señalaron 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 fueron realizados antes y después. Por ejemplo, Georg Joos (1930) usó un aparato de dimensiones similares al de Miller, pero obtuvo resultados nulos. En experimentos recientes del tipo Michelson-Morley, donde la longitud de coherencia se incrementa considerablemente mediante el uso de láseres y máseres, los resultados siguen siendo negativos.

En 2011, durante la anomalía de los neutrinos que viajaban más rápido que la luz , la colaboración OPERA publicó resultados que parecían indicar que la velocidad de los neutrinos era ligeramente superior a la de la luz. Sin embargo, en 2012, la colaboración OPERA detectó y confirmó errores, lo que permitió explicar completamente los resultados iniciales. En su publicación final, se afirmó una velocidad de los neutrinos consistente con la de la luz. Experimentos posteriores también confirmaron esta concordancia con la velocidad de la luz (véanse las mediciones de la velocidad de los neutrinos ).

Aceleración en la relatividad especial

También se afirmó que la relatividad especial no puede explicar la aceleración, lo que llevaría a contradicciones en algunas situaciones. Sin embargo, esta afirmación no es correcta, ya que la aceleración sí puede describirse dentro del marco de la relatividad especial (véase Aceleración (relatividad especial) , Marco de referencia propio (espacio-tiempo plano) , Movimiento hiperbólico , Coordenadas de Rindler , Coordenadas de Born ). En los primeros años de la relatividad se descubrieron paradojas derivadas de 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 la insuficiencia de este modelo al probar que un cuerpo rígido en rotación, 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) demostró que los cuerpos rígidos no pueden existir en la relatividad especial, ya que la propagación de señales no puede superar la velocidad de la luz, por lo que un cuerpo acelerado y en rotación sufriría deformaciones. [ A 16 ] [ B 7 ] [ B 8 ] [ C 4 ]

Paul Langevin y von Laue demostraron que la paradoja de los gemelos puede resolverse completamente considerando la aceleración en la relatividad especial. Si dos gemelos se alejan el uno del otro, y uno de ellos acelera y regresa al otro, entonces el gemelo acelerado es más joven que el otro, ya que se encontraba en al menos dos sistemas de referencia inerciales, y por lo tanto su evaluación de qué eventos son simultáneos cambió durante la aceleración. Para el otro gemelo nada cambia, ya que permaneció en un solo sistema de referencia. [ 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 haber demostrado la existencia del éter. Sin embargo, la relatividad especial puede explicar fácilmente este efecto. Visto desde un sistema de referencia inercial, es una simple consecuencia de la independencia de la velocidad de la luz respecto a la velocidad de la fuente, ya que el receptor se aleja de un haz mientras se acerca al otro. Visto desde un sistema de referencia giratorio, la evaluación de la simultaneidad cambia durante la rotación y, por consiguiente, la velocidad de la luz no es constante en sistemas de referencia acelerados. [ A 18 ] [ B 10 ]

Como demostró Einstein, la única forma de movimiento acelerado que no puede describirse de forma no local es la debida a la gravedad . Einstein también estaba insatisfecho con el hecho de que se prefirieran los sistemas de referencia inerciales a los acelerados. Así, a lo largo de varios años (1908-1915), Einstein desarrolló la relatividad general . Esta teoría incluye la sustitución de la geometría euclidiana por la no euclidiana , y la curvatura resultante de la trayectoria de la luz llevó a Einstein (1912) a la conclusión de que (al igual que en los sistemas de referencia acelerados extendidos) la velocidad de la luz no es constante en campos gravitatorios extendidos. Por lo tanto, Abraham (1912) argumentó que Einstein había asestado un golpe de gracia a la relatividad especial . Einstein respondió que, dentro de su ámbito de aplicación (en áreas donde se pueden despreciar las influencias gravitatorias), la relatividad especial sigue siendo aplicable con gran precisión, por lo que no se puede hablar de un golpe de gracia en absoluto. [ A 19 ] [ B 11 ] [ B 12 ] [ B 13 ] [ C 5 ]

velocidades superlumínicas

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 antiguo argumento de Pierre-Simon Laplace , Poincaré (1904) aludió al hecho de que la ley de gravitación universal de Newton se basa en una velocidad de gravedad infinitamente grande . Por lo tanto, la sincronización de relojes mediante señales luminosas podría, en principio, ser reemplazada por una sincronización de relojes mediante señales gravitacionales instantáneas. En 1905, el propio Poincaré resolvió este problema demostrando 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, esto también ocurre en la teoría de la relatividad general de Einstein . [ B 14 ] [ B 15 ] [ C 6 ]

Otra aparente contradicción reside en el hecho de que la velocidad de grupo en medios anómalamente dispersivos 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 de grupo, sino a la velocidad del frente , que nunca es mayor 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 ]

Asimismo, el entrelazamiento cuántico (denominado por Einstein como "acción fantasmagórica a distancia"), según el cual el estado cuántico de una partícula entrelazada no puede describirse completamente sin describir la otra partícula, no implica la transmisión superlumínica de información (véase teletransportación cuántica ) y, por lo tanto, está en conformidad con la relatividad especial. [ B 16 ]

Paradojas

El conocimiento insuficiente de los fundamentos 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 , condujo 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, la reciprocidad de la dilatación del tiempo ( es decir, que todo observador en movimiento inercial considera que el reloj del otro está dilatado) también fue duramente criticada por Herbert Dingle y otros. Por ejemplo, Dingle escribió una serie de cartas a la revista 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 forma ilustrativa por Lorentz (en sus conferencias de 1910, publicadas en 1931 [ A 21 ] ) y muchos otros; aludieron al hecho de que solo es necesario considerar cuidadosamente las reglas de medición pertinentes 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 y Paul Painlevé ) se sentían incómodos con el rechazo del éter y preferían interpretar la transformación de Lorentz basándose en la 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 era respaldada 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 espaciotiempo de cuatro dimensiones 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 dicho éter, [ C 11 ] pero nunca se encontró a pesar de las numerosas pruebas experimentales de la invariancia de Lorentz (ver pruebas de la relatividad especial ).

Asimismo, los intentos de introducir algún tipo de éter relativista (compatible 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 contaron con el apoyo de la comunidad científica (véase Éter luminífero#¿Fin del éter? ). [ A 27 ] [ B 19 ]

En su discurso de aceptación del Premio Nobel , George F. Smoot (2006) describió sus propios experimentos sobre la anisotropía de la radiación cósmica de fondo de microondas como "Nuevos experimentos de deriva del éter". Smoot explicó que "un problema a superar era el fuerte prejuicio de los buenos científicos que habían aprendido la lección del experimento de Michelson y Morley y de la Relatividad Especial de que no existían marcos de referencia preferidos". Continuó diciendo que "era necesario educarlos para convencerlos de que esto no violaba la Relatividad Especial, sino que sí encontraba un marco en el que la expansión del universo parecía particularmente simple". [ B 20 ]

Teorías alternativas

La teoría del arrastre completo del éter , propuesta por George Gabriel Stokes (1844), fue utilizada por algunos críticos como Ludwig Silberstein (1920) o Philipp Lenard (1920) como un contramodelo de la relatividad. En esta teoría, el éter era arrastrado completamente dentro y en las proximidades de la materia, y se creía que diversos fenómenos, como la ausencia de deriva del éter, podían explicarse de forma "ilustrativa" mediante este modelo. Sin embargo, tales teorías presentan grandes dificultades. En particular, la aberración de la luz contradecía la teoría, y todas las hipótesis auxiliares, inventadas para rescatarla, son contradictorias, extremadamente inverosímiles o contradicen otros experimentos como el experimento de Michelson-Gale-Pearson . En resumen, nunca se inventó un modelo matemático y físico sólido del arrastre completo del éter; por consiguiente, esta teoría no constituyó una alternativa seria a la relatividad. [ B 21 ] [ B 22 ] [ C 12 ] [ C 13 ]

Otra alternativa fue la llamada teoría de emisión de la luz. Como en la relatividad especial se descarta el concepto de éter, pero la principal diferencia con la relatividad radica en que la velocidad de la fuente de luz se suma a la de la luz de acuerdo con la transformación galileana . Como hipótesis de arrastre completo del éter, puede explicar el resultado negativo de todos los experimentos de deriva del éter. Sin embargo, existen 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 debería estar desordenada según este modelo, lo cual no se observó. Además, en experimentos modernos en aceleradores de partículas no se pudo observar tal dependencia de la velocidad. [ A 28 ] [ B 23 ] [ B 24 ] [ C 14 ] Estos resultados son confirmados además por el experimento de la estrella doble de 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 constancia de la velocidad de la luz

Algunos consideran que el principio de la constancia de la velocidad de la luz está insuficientemente fundamentado. Sin embargo, como ya 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 ]

  1. La velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente , como lo demuestran el experimento de la estrella doble de De Sitter , el efecto Sagnac y muchos otros (véase la teoría de la emisión ).
  2. La velocidad de la luz es independiente de la dirección de la velocidad del observador , como lo demuestran el experimento de Michelson-Morley , el experimento de Kennedy-Thorndike y muchos otros (véase éter luminífero ).

Cabe señalar que las mediciones relativas a la velocidad de la luz son en realidad mediciones de la velocidad de la luz en ambos sentidos, ya que la velocidad de la luz en un solo sentido depende de la convención que se elija para sincronizar los relojes.

relatividad general

Covarianza general

Einstein enfatizó la importancia de la covarianza general para el desarrollo de la relatividad general y sostuvo que la covarianza general de su teoría de la gravedad de 1915 garantizaba la implementación de un principio de relatividad generalizada. Esta postura fue cuestionada por Erich Kretschmann (1917), quien argumentó que toda teoría del espacio y el tiempo (incluso la dinámica newtoniana) puede formularse de manera covariante si se incluyen parámetros adicionales, y que, por lo tanto, la covarianza general de una teoría sería insuficiente para implementar un principio de relatividad generalizada. Si bien Einstein (1918) coincidió con este argumento, también replicó que la mecánica newtoniana en forma de covarianza general sería demasiado compleja para aplicaciones prácticas. Aunque ahora se entiende que la respuesta de Einstein a Kretschmann fue errónea (trabajos posteriores demostraron que dicha teoría aún sería útil), se puede esgrimir 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, en lugar de con la mecánica newtoniana. En relación con esto, también se abordó la cuestión del movimiento absoluto. Einstein argumentó que la covarianza general de su teoría de la gravedad respalda 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 inercial-gravitacional", que describe tanto la gravedad como la inercia, puede existir en ausencia de materia gravitatoria. 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 sobre el mal 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, según sugirió, solo podía cumplirse mediante una teoría del éter. Einstein respondió que, para los físicos, el contenido de la «ilustratividad» o el « sentido común » había cambiado con el tiempo, por lo que ya no podía utilizarse como criterio de 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, el llamado «espacio vacío» 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 extenso 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 supera la velocidad de la luz. Otra crítica planteada tanto por Lenard como por Gustav Mie se refería a la existencia de campos gravitatorios "ficticios" en sistemas de referencia 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 gravitatorio que Einstein supuso que existía en un sistema de referencia acelerado carece de significado físico concreto. Einstein respondió que, basándose en el principio de Mach , se puede pensar que estos campos gravitatorios son inducidos por las masas distantes. En este sentido, la crítica de Lenard y Mie se ha visto justificada, ya que, según el consenso moderno, en concordancia con las ideas maduras del propio Einstein, el principio de Mach, tal como lo concibió originalmente, no está realmente respaldado por la relatividad general, como ya se mencionó anteriormente. [ A 32 ] [ C 15 ]

Controversia Silberstein-Einstein

Ludwik Silberstein , quien inicialmente apoyó la teoría especial, se opuso en varias ocasiones a la relatividad general. En 1920 argumentó que la desviación de la luz por el sol, observada por Arthur Eddington et al. (1919), no necesariamente confirma la relatividad general, sino que también puede explicarse mediante la teoría de Stokes-Planck del arrastre completo del éter. Sin embargo, tales modelos contradicen la aberración de la luz y otros experimentos (véase «Teorías alternativas»). En 1935, Silberstein afirmó haber encontrado una contradicción en el problema de los dos cuerpos de la relatividad general . Esta 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 los 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 pasaran por alto el meollo de la cuestión. Por ejemplo, la relatividad fue malinterpretada como una forma de relativismo . Sin embargo, esto es engañoso, ya que fue enfatizado por Einstein o Planck. Si bien el espacio y el tiempo se volvieron relativos en las teorías de Einstein, y los sistemas de referencia inerciales se manejan en igualdad de condiciones, por otro lado, la teoría hace invariantes las leyes naturales; ejemplos de ello son la constancia de la velocidad de la luz y la covarianza de las ecuaciones de Maxwell. En consecuencia, Felix Klein (1910) la llamó la "teoría invariante del grupo de Lorentz" en lugar de teoría de la relatividad, y Einstein (quien, según se dice, usó expresiones como "teoría absoluta") también simpatizó con esta expresión. [ A 35 ] [ B 30 ] [ B 31 ] [ B 32 ]

Las críticas a la relatividad también fueron expresadas por defensores del neokantismo ( Paul Natorp , Bruno Bauch, etc.) y la fenomenología ( Oskar Becker , Moritz Geiger , etc.). Si bien algunos solo rechazaron las consecuencias filosóficas, otros rechazaron también las consecuencias físicas de la teoría. Einstein fue criticado por violar el esquema categórico de Immanuel Kant ; es decir , se afirmó que la curvatura del espacio-tiempo causada por la materia y la energía es imposible, ya que la materia y la energía requieren los conceptos de espacio y tiempo. Asimismo, se afirmó que la tridimensionalidad del espacio, la geometría euclidiana y la existencia de la simultaneidad absoluta eran necesarias para la comprensión del mundo; ninguna de ellas puede ser alterada por hallazgos empíricos. Al trasladar todos estos conceptos a un ámbito metafísico, se evitaría cualquier forma de crítica al kantismo . Otros pseudokantianos, como Ernst Cassirer o Hans Reichenbach (1920), intentaron modificar la filosofía de Kant. Posteriormente, Reichenbach rechazó por completo el kantismo y se convirtió en defensor del positivismo lógico . [ A 36 ] [ B 33 ] [ B 34 ] [ C 17 ] [ C 18 ] [ C 19 ]

Basándose 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 podía modificarse para que concordara con la relatividad. Si bien es cierto que los supuestos básicos de la mecánica newtoniana son más simples, solo pueden concordar con los experimentos modernos mediante la invención de 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 y el realismo crítico (en 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 era partidario de la relatividad especial, sostuvo que la dilatación del tiempo no puede aplicarse a los organismos biológicos, por lo que negó la solución relativista de la paradoja de los gemelos. Sin embargo, estas 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 estén sujetos a efectos relativistas como la dilatación del tiempo. [ A 38 ] [ B 37 ] [ C 21 ]

Basándose en la filosofía del ficcionalismo , el filósofo Oskar Kraus (1921) y otros afirmaron que los fundamentos de la relatividad eran ficticios e incluso contradictorios. Ejemplos de ello fueron la constancia de la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud. Estos efectos parecen ser matemáticamente consistentes en su conjunto, pero en realidad supuestamente no son ciertos. Sin embargo, esta visión 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. Asimismo, efectos como la constancia de la velocidad de la luz y la relatividad de la simultaneidad no son contradictorios, sino complementarios. [ 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 antimaterialista y especulativa, y se requirió como alternativa una cosmovisión mecanicista basada en el " sentido común ". [ A 40 ] Críticas similares también surgieron en la República Popular China durante la Revolución Cultural . Otros filósofos consideraron que la relatividad era compatible con el marxismo . [ A 41 ] [ 4 ]

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 hasta la publicación de los resultados experimentales de las expediciones de eclipses (1919) por un grupo liderado por Arthur Stanley Eddington que la relatividad captó la atención del público. Tras la publicación de los resultados de Eddington, Einstein fue elogiado efusivamente en los medios de comunicación y comparado con Nicolás Copérnico , Johannes Kepler e Isaac Newton , lo que provocó un gran revuelo en torno a la relatividad (conocido como «Relativitätsrummel» por Sommerfeld, Einstein y otros). Esto desencadenó una reacción en contra por parte de algunos científicos y personas ajenas al ámbito científico que no podían aceptar los conceptos de la física moderna, incluyendo 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, sin precedentes, se desarrolló en parte en la prensa. Algunas de las críticas no solo iban dirigidas a la relatividad, sino también personalmente a Einstein, a quien algunos de sus críticos acusaron de estar detrás de la campaña promocional 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, sobre todo en la teoría de la relatividad y, posteriormente, en la mecánica cuántica . Se consideraba una tendencia a la construcción de teorías abstractas, vinculada a la pérdida del "sentido común" intuitivo. De hecho, la relatividad fue la primera teoría que, según se creía, demostraba la insuficiencia de la física clásica "ilustrativa". Algunos críticos de Einstein ignoraron estos avances e intentaron revitalizar teorías más antiguas, como los modelos de arrastre del éter o las teorías de emisión (véase "Teorías alternativas"). Sin embargo, estos modelos cualitativos nunca fueron lo suficientemente avanzados como para competir con el éxito de las predicciones experimentales precisas y el poder explicativo de las teorías modernas. Además, existía una gran rivalidad entre físicos experimentales y teóricos en lo que respecta a las actividades docentes 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, existían numerosos críticos (con o sin formación científica) cuyas ideas se alejaban considerablemente de la corriente principal de la ciencia. Estos críticos, en su mayoría, habían desarrollado sus ideas mucho antes de la publicación de la versión de la relatividad de Einstein, y trataban de resolver de forma directa algunos o todos los enigmas del mundo. Por ello, Wazeck (quien estudió algunos ejemplos alemanes) denominó a estos «investigadores independientes» «resolutores de enigmas del mundo» («Welträtsellöser», como Arvid Reuterdahl , Hermann Fricke o Johann Heinrich Ziegler). Sus puntos de vista tenían raíces muy diversas en el monismo , la Lebensreform o el ocultismo . Se caracterizaban, por lo general, por el rechazo casi total de la terminología y los métodos (principalmente matemáticos) de la ciencia moderna. Sus obras se publicaban en editoriales privadas o en revistas populares y no especializadas. Para muchos «investigadores libres» (especialmente los monistas) era significativo explicar todos los fenómenos mediante modelos mecánicos (o eléctricos) intuitivos e ilustrativos, lo que también se manifestaba en su defensa del éter. Por esta razón, objetaban la abstracción e inescrutabilidad de la teoría de la relatividad, considerada un mero método de cálculo incapaz de revelar las verdaderas causas subyacentes de los fenómenos. Los «investigadores libres» solían emplear explicaciones mecánicas de la gravitación , en las que la gravedad se atribuye a una especie de «presión del éter» o «presión de masa a distancia». Estos modelos se consideraban una alternativa ilustrativa a las abstractas teorías matemáticas de la gravitación de Newton y Einstein. Cabe destacar la enorme autoconfianza de los «investigadores libres», ya que no solo creían haber resuelto los grandes enigmas del mundo, sino que muchos también parecían esperar convencer rápidamente a la comunidad científica. [ A 44 ] [ C 25 ] [ C 26 ] [ C 27 ]

Dado que Einstein rara vez se defendía de estos ataques, esta tarea recayó en otros teóricos de la relatividad, quienes (según Hentschel) formaron una especie de "cinturón defensivo" a su alrededor. Algunos representantes fueron Max von Laue , Max Born, etc., y en el ámbito de la divulgación científica y filosófica, Hans Reichenbach , André Metz, etc., quienes lideraron numerosos debates con los críticos en revistas y periódicos de divulgación. Sin embargo, la mayoría de estos debates fracasaron desde el principio. Físicos como Gehrcke, algunos filósofos y los "investigadores libres" estaban tan obsesionados con sus propias ideas y prejuicios que eran incapaces de comprender los fundamentos de la relatividad; en consecuencia, los participantes en los debates no se entendían. De hecho, la teoría que criticaban no era la relatividad en absoluto, sino más bien una caricatura de ella. Los "investigadores libres" fueron en su mayoría ignorados por la comunidad científica, pero con el tiempo, físicos respetados como Lenard y Gehrcke se encontraron fuera de ella. Sin embargo, los críticos no creían que esto se debiera a teorías erróneas, sino a una conspiración de los físicos relativistas (y en las décadas de 1920 y 1930, también de los judíos ), quienes supuestamente intentaron silenciar a los críticos y preservar y mejorar sus propias posiciones dentro del mundo académico. Por ejemplo, Gehrcke (1920/24) sostenía que la propagación de la relatividad era producto de algún tipo de sugestión colectiva . Por lo tanto, encargó 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, ya que la mera existencia del "bombo de la relatividad" no dice nada sobre la validez de la teoría y, por lo tanto, no puede usarse a favor ni en contra de la relatividad. [ A 45 ] [ A 46 ] [ C 28 ]

Chovinismo y antisemitismo

Si bien la teoría de la relatividad fue estudiada con entusiasmo en Japón y China, recibió críticas en naciones con instituciones científicas más antiguas. [ A 41 ] Poco antes y durante la Primera Guerra Mundial, surgieron algunas críticas a la relatividad y a la física moderna con motivaciones nacionalistas. Por ejemplo, el físico teórico francés Pierre Duhem consideraba la relatividad como producto del espíritu alemán, «demasiado formal y abstracto», que estaba en conflicto con el « sentido común ». [ A 47 ] [ A 40 ]

En Alemania, la ascendencia judía de algunos destacados defensores de la relatividad, como Einstein y Minkowski, los convirtió en blanco de críticos con prejuicios raciales, aunque muchos de los críticos alemanes de Einstein no mostraron indicios de tales motivos. El ingeniero Paul Weyland , 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 las manifestaciones de Weyland, y la campaña de este último finalmente fracasó por falta de oradores prominentes. Lenard y otros respondieron al desafío de Einstein a sus críticos profesionales para debatir sus teorías en la conferencia científica que se celebraba anualmente en Bad Nauheim . Aunque los críticos de Einstein, asumiendo sin justificación alguna 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 primeras publicaciones, posteriormente quedó claro para muchos observadores que el antisemitismo sí desempeñó un papel significativo en algunos de los ataques. [ A 48 ]

En respuesta a este sentimiento subyacente, el propio Einstein especuló abiertamente en un artículo periodístico que, además de un conocimiento insuficiente de la física teórica, el antisemitismo motivaba, al menos en parte, sus críticas. Algunos críticos, entre ellos Weyland, reaccionaron airadamente y afirmaron que tales acusaciones de antisemitismo solo buscaban silenciarlos. Sin embargo, posteriormente, Weyland, Lenard, Stark y otros demostraron claramente sus prejuicios antisemitas al combinar sus críticas con el racismo . Por ejemplo, Theodor Fritsch enfatizó las supuestas consecuencias negativas del «espíritu judío» en la física de la relatividad, y la prensa de extrema derecha continuó esta propaganda sin impedimentos. Tras el asesinato de Walther Rathenau (1922) y las amenazas de muerte contra Einstein, este abandonó Berlín durante un 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 se atribuyó personalmente a Einstein. Philipp Lenard habló en 1922 sobre el "espíritu extranjero" como fundamento de la relatividad, y posteriormente 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), esta es la " física aria o física de tipo nórdico " en contraposición a la supuesta "física judía" formal-dogmática. Se pueden encontrar críticas antisemitas adicionales en los escritos de Wilhelm Müller , Bruno Thüring y otros. Por ejemplo, Müller afirmó erróneamente que la relatividad era un asunto puramente judío y que correspondería a la "esencia judía", etc., mientras que Thüring estableció comparaciones entre el Talmud y la relatividad. [ A 49 ] [ A 42 ] [ A 50 ] [ A 51 ] [ B 38 ] [ C 29 ]

Acusaciones de plagio y debates sobre prioridades

Algunos críticos de Einstein, como Lenard, Gehrcke y Reuterdahl, lo acusaron de plagio y cuestionaron su derecho a la autoría de la teoría de la relatividad. El objetivo de estas acusaciones era promover alternativas más tradicionales al enfoque hipotético-deductivo abstracto de Einstein en física, 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 Poincaré y Lorentz habían publicado previamente varios de los elementos centrales del artículo de Einstein sobre la relatividad de 1905, incluyendo un principio de relatividad generalizada que Poincaré pretendía aplicar a toda la física. Algunos ejemplos: [ A 52 ] [ A 53 ] [ B 39 ] [ B 40 ] [ C 30 ]

El historiador Olivier Darrigol ha enumerado similitudes entre el trabajo de Einstein y el de Poincaré, señalando que ambos trabajaron a partir de fuentes y antecedentes comunes y discutiendo por qué los historiadores podrían adoptar uno u otro punto de vista sobre esa similitud. [ A 54 ] Otra discusión se refiere a una posible influencia mutua entre Einstein y David Hilbert con respecto a la finalización de las ecuaciones de campo de la relatividad general (véase Disputa sobre la prioridad de la relatividad ).

Cien autores contra Einstein

Una recopilación de diversas críticas se encuentra en el libro Hundert Autoren gegen Einstein ( Cien autores contra Einstein ), publicado en 1931. [ 5 ] Contiene textos muy breves de 28 autores y extractos de las publicaciones de otros 19. El resto consiste en una lista que incluye a personas que, solo por un tiempo, se opusieron a la relatividad. El tema más criticado es el espacio-tiempo, seguido de la velocidad de la luz como constante y la relatividad de la simultaneidad , con otros conceptos a continuación. [ 6 ] 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 fallos se debían a la mala interpretación de la relatividad por parte de los autores. Por ejemplo, Hans Reichenbach escribió un artículo en la sección de entretenimiento de un periódico, describiendo el libro como «una magnífica colección de errores ingenuos» y como «literatura divertida involuntaria». [ A 55 ] [ 7 ] Albert von Brunn interpretó el libro como un panfleto "de una impotencia tan deplorable como la que solo se encuentra en la política" y "un retroceso a los siglos XVI y XVII", y concluyó que "solo cabe esperar que la ciencia alemana no vuelva a verse avergonzada por garabatos tan tristes". [ A 55 ] Jacob Epstein citó a Einstein bromeando con que, si se equivocaba, un solo autor habría sido suficiente. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Según Goenner, las contribuciones al libro son una mezcla de incompetencia matemático-física, arrogancia y el sentimiento de los críticos de ser reprimidos por físicos contemporáneos que defendían la nueva teoría. La compilación de los autores muestra, continúa Goenner, que esto no fue una reacción dentro de la comunidad física —solo un físico ( Karl Strehl ) y tres matemáticos ( Jean-Marie Le Roux , Emanuel Lasker y Hjalmar Mellin ) estaban presentes— sino una reacción de una ciudadanía académica inadecuadamente educada, que no sabía qué hacer con la relatividad. En cuanto a la edad promedio 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 56 ] La autobiografía de Epstein que cita a Einstein describe a los autores como "profesores nazis"; [ 8 ] dos autores (Reuterdahl, von Mitis) eran antisemitas y otros cuatro posiblemente estaban conectados con el movimiento nazi. Por otro lado, no se encuentra ninguna 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 56 ] [ A 57 ] [ C 31 ]

Estado de la crítica

La teoría de la relatividad se considera autoconsistente, es consistente con muchos resultados experimentales y sirve de base para 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. Al igual que en la década de 1920, la mayoría de los trabajos críticos se publican en pequeñas editoriales, revistas alternativas (como "Apeiron" o "Galilean Electrodynamics") o sitios web privados. [ A 4 ] [ A 5 ] En consecuencia, cuando la comunidad científica ha abordado las críticas a la relatividad, lo ha hecho principalmente en estudios históricos. [ A 1 ] [ A 2 ] [ A 3 ]

Sin embargo, esto no significa que no haya habido avances en la física moderna. El progreso tecnológico a lo largo del tiempo ha permitido desarrollar métodos extremadamente precisos para comprobar las predicciones de la relatividad, y hasta ahora ha superado con éxito todas las pruebas (como en aceleradores de partículas para comprobar la relatividad especial y mediante observaciones astronómicas para comprobar la relatividad general). Además, en el ámbito teórico se continúa investigando para unificar la relatividad general y la teoría cuántica , entre las cuales aún persiste una incompatibilidad fundamental. [ 11 ]

Véase también

Referencias

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Artículos sobre relatividad

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  6. ↑ Roberts (2006)
  7. ↑ Nacido (1909)
  8. ↑ Laue (1911)
  9. ↑ Langevin (1911)
  10. ↑ Langevin (1921)
  11. ↑ Einstein (1908)
  12. ↑ Einstein (1912)
  13. ↑ Einstein (1916)
  14. ↑ Poincaré (1906)
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  16. 1 2 Preguntas frecuentes sobre física: FTL
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Obras críticas

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  2. ↑ Kaufmann (1906)
  3. ↑ Miller (1933)
  4. ↑ Ehrenfest (1909)
  5. ↑ Abraham (1912)
  6. ↑ Poincaré (1904)
  7. ↑ Dingle (1972)
  8. ↑ Lodge (1925)
  9. ↑ Michelson (1927)
  10. ↑ Prokhovnik (1963)
  11. ↑ Ives (1951)
  12. ↑ Lenard (1921a)
  13. ↑ Silberstein (1921a)
  14. ↑ Ritz (1908)
  15. 1 2 Lenard, Einstein, Gehrcke, Weyl (1920)
  16. ↑ Silberstein (1936)
  17. ↑ Natorp (1910)
  18. ↑ Linke (1921)
  19. ↑ Friedlaender (1932)
  20. ↑ Dingler (1922)
  21. ↑ Bergson (1921)
  22. ↑ Kraus (1921)
  23. ↑ Gehrcke (1924a)
  24. ↑ Mohorovičić (1923)
  25. ↑ Fricke (1919)
  26. ↑ Ziegler (1920)
  27. ↑ Reuterdahl (1921)
  28. ↑ Gehrcke (1924b)
  29. ↑
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    • Documentos de Arvid Reuterdahl , digitalizados por las Bibliotecas de la Universidad de St. Thomas, accesibles en línea. Archivados el 8 de octubre de 2011 en Wayback Machine .