Войти
Альберт Эйнштейн представил теории специальной теории относительности. относительность и общая теория относительности в публикациях, которые либо не содержали формальных ссылок на предыдущую литературу, либо относились только к небольшому числу его предшественников за фундаментальные результаты, на которых он основывал свои теории, в первую очередь на работу из Хендрика Лоренца для специальной теории относительности и на работы Карла Ф. Гаусса, Бернхарда Римана и Эрнста Маха для общей теории относительности. Впоследствии были выдвинуты претензии по поводу обеих теорий, в которых утверждалось, что они были сформулированы, полностью или частично, другими до Эйнштейна. Вопрос в том, в какой степени Эйнштейну и другим людям следует доверять формулировку этих теорий, исходя из соображений приоритета.
Различные ученые подвергали сомнению аспекты работы Эйнштейна, Пуанкаре и Лоренца, предшествовавшие публикации теорий в 1905 году. Эти ученые задавали вопросы о том, в какой степени Эйнштейн был знаком с работой Пуанкаре, был ли Эйнштейн знаком с работой Лоренца 1904 года или ее обзором, и насколько близко Эйнштейн следил за другими физиками в то время. Известно, что Эйнштейн был знаком с работой Пуанкаре 1902 года [Poi02], но неизвестно, в какой степени он был знаком с другими работами Пуанкаре в 1905 году. Однако известно, что он знал [Poi00] в 1906 году, потому что он цитирует его в [Ein06]. Статья Лоренца 1904 г. [Lor04] содержала преобразования, носящие его имя (появившиеся в Annalen der Physik). Некоторые авторы утверждают, что Эйнштейн работал в относительной изоляции и с ограниченным доступом к физической литературе в 1905 году. Другие, однако, не согласны; личный друг Эйнштейна, Морис Соловин, позже признал, что он и Эйнштейн неделями изучали книгу Пуанкаре 1902 года, заставляя их «затаить дыхание на несколько недель подряд» [Rot06]. Вопрос о том, могла ли его жена, Милева Марич, участвовать в работе Эйнштейна, также поднимался, но большинство исследователей этой темы говорят, что нет никаких существенных доказательств того, что она внесла значительный вклад.
В истории Согласно теории специальной теории относительности, наиболее важными именами, которые упоминаются в дискуссиях о распределении кредитов, являются Альберт Эйнштейн, Хендрик Лоренц, Анри Пуанкаре и Герман Минковский. Многие другие ученые также принимают во внимание ожидания некоторых аспектов теории или их вклад в развитие или разработку теории. К ним относятся Вольдемар Фойгт, Август Фёппл, Джозеф Лармор, Эмиль Кон, Фридрих Хазенёрль, Макс Планк, Макс фон Лауэ, Гилберт Ньютон Льюис и Ричард Чейз Толман и другие. Кроме того, существует полемика о предполагаемом вкладе других, таких как Олинто Де Претто, который, по мнению некоторых ученых-математиков, не создавал теорию относительности, но был первым, кто использовал это уравнение; Также первая жена Эйнштейна Милева Марич, хотя серьезные ученые считают, что ее вклад не имеет какого-либо основания.
В его Истории теорий эфира и электричества с 1953 г., Э. Т. Уиттакер утверждал, что теория относительности - это творение Пуанкаре и Лоренца и приписывала работам Эйнштейна лишь небольшое значение. Однако большинство историков науки, таких как Джеральд Холтон, Артур И. Миллер, Авраам Пайс, Джон Стахел или Оливье Дарригол, имеют другие точки зрения. Они признают, что Лоренц и Пуанкаре разработали математику специальной теории относительности, и многие ученые первоначально говорили о «теории Лоренца-Эйнштейна». Но они утверждают, что именно Эйнштейн полностью устранил классический эфир и продемонстрировал относительность пространства и времени. Они также утверждают, что Пуанкаре продемонстрировал относительность пространства и времени только в своих философских трудах, но в своих физических статьях он поддерживал эфир как привилегированную систему отсчета, которую совершенно невозможно обнаружить, и продолжал (как Лоренц) проводить различие между «реальным». длины и времена, измеренные наблюдателями, находящимися в состоянии покоя в эфире, и «видимые» длины и времена, измеренные наблюдателями, движущимися в эфире. Дарригол резюмирует:
Большинство компонентов статьи Эйнштейна появилось в предшествующих работах других по электродинамике движущихся тел. Пуанкаре и Альфред Бухерер придерживались принципа относительности. Лоренц и Лармор имели большинство преобразований Лоренца, Пуанкаре - их все. Кон и Бухерер отвергли эфир. Пуанкаре, Кон и Авраам имели физическую интерпретацию местного времени Лоренца. Лармор и Кон ссылались на замедление времени. У Лоренца и Пуанкаре была релятивистская динамика электрона. Однако ни один из этих авторов не осмелился реформировать концепции пространства и времени. Никто из них не представлял себе новую кинематику, основанную на двух постулатах. Никто из них не выводил преобразования Лоренца на этой основе. Никто из них полностью не понимал физических последствий этих преобразований. Все это было уникальным подвигом Эйнштейна.
Следующие факты хорошо установлены и заслуживают упоминания:
. Он получил эту интерпретацию из «теории электронов » Лоренца, которая включала давление излучения Максвелла.
, его масса уменьшилась на величину 
.В статье, написанной в 1914 году и опубликованной в 1921 году, Лоренц выразил признательность Палермо за статью Пуанкаре (1906 г.) по теории относительности. Лоренц заявил:
Я не указал трансформацию, которая лучше всего подходит. Это сделал Пуанкаре, а затем Эйнштейн и Минковский. [..] Потому что я не думал о прямом пути, который ведет туда, и потому что у меня была идея, что существует существенная разница между системами x, y, z, t и x ', y', z ', t'. В одном мы используем - так я думал - оси координат, которые имеют фиксированное положение в эфире и которые мы можем назвать «истинным» временем; в другой системе, наоборот, мы будем иметь дело с простыми вспомогательными величинами, введение которых является лишь математическим уловкой. [..] Я не установил принцип относительности как строго и универсально верный. Пуанкаре, напротив, получил полную инвариантность уравнений электродинамики и сформулировал «постулат относительности», термины, которые он использовал первым. [..] Добавим, что, исправляя недостатки моей работы, он никогда не упрекал меня за них.
Однако перепечатка 1916 года его основной работы «Теория электронов» содержит заметки (написанные в 1909 и 1915 годах) на в котором Лоренц обрисовал разницу между своими результатами и результатами Эйнштейна следующим образом:
[стр. 230]: главное отличие [состоит] в том, что Эйнштейн просто постулирует то, что мы вывели, с некоторыми трудностями и не совсем удовлетворительно, из фундаментальных уравнений электромагнитного поля. [п. 321]: Главной причиной моей неудачи было мое цепляние за идею, что только переменная t может рассматриваться как истинное время и что мое местное время t 'должно рассматриваться не более чем как вспомогательная математическая величина. Напротив, в теории Эйнштейна t 'играет ту же роль, что и t; если мы хотим описать явления в терминах x ', y', z ', t', мы должны работать с этими переменными точно так же, как мы могли бы сделать с x, y, z, t.
Что касается того факта, что в этом В книге Лоренц упоминает только Эйнштейна, а не Пуанкаре в связи с а) синхронизацией световых сигналов, б) взаимностью преобразования Лоренца и в) релятивистским законом преобразования плотности заряда, комментирует Янссен:
[стр.90] Я предполагаю, что это связано с тем фактом, что Эйнштейн сделал физическую интерпретацию преобразования Лоренца основой для удивительно ясного и простого обсуждения электродинамики движущихся тел, в то время как замечания Пуанкаре о физической интерпретации преобразованных величин Лоренца могут поразили Лоренца несущественными философскими отступлениями в экспозициях, которые в остальном тесно следовали его собственным. У меня также есть ощущение, что Лоренц нашел физически очень интуитивный подход Эйнштейна более привлекательным, чем довольно абстрактный, но математически более элегантный подход Пуанкаре.
И на конференции по эксперименту Майкельсона-Морли в 1927 году, на которой присутствовали Лоренц и Майкельсон, Майкельсон предположил что Лоренц был инициатором теории относительности. Затем Лоренц ответил:
Я рассматривал свою трансформацию времени только как эвристическую рабочую гипотезу. Так что теория относительности на самом деле является исключительно работой Эйнштейна. И не может быть никаких сомнений в том, что он задумал бы это, даже если бы работа всех его предшественников в теории этой области вообще не была выполнена. Его работа в этом отношении не зависит от предыдущих теорий.
Пуанкаре почти полностью приписал разработку новой механики Лоренцу. Он упомянул Эйнштейна только в связи с фотоэлектрическим эффектом, но не в связи со специальной теорией относительности. Например, в 1912 году Пуанкаре поднимает вопрос, будет ли «механика Лоренца» все еще существовать после развития квантовой теории. Он писал:
Во всех случаях, в которых она отличается от механики Ньютона, механика Лоренца сохраняется. Мы продолжаем верить, что ни одно движущееся тело никогда не сможет превысить скорость света; что масса тела не постоянна, а зависит от его скорости и угла, образованного этой скоростью с силой, действующей на тело; что ни один эксперимент никогда не сможет определить, находится ли тело в состоянии покоя или в абсолютном движении относительно абсолютного пространства или даже относительно эфира.
Теперь известно, что Эйнштейн был хорошо осведомлен о научных исследованиях своего времени. Хорошо известный историк науки Юрген Ренн, директор Института истории науки им. Макса Планка, писал о вкладе Эйнштейна в Annalen der Physik :
. Аннален также служила источником скромный дополнительный доход для Эйнштейна, который написал более двадцати отчетов для его Beiblätter - в основном по теории тепла - тем самым продемонстрировав впечатляющее владение современной литературой. Эта деятельность началась в 1905 г. и, вероятно, стала результатом его более ранних публикаций в Annalen в этой области. Исходя из его публикаций между 1900 и началом 1905 года, можно сделать вывод, что специальностью Эйнштейна была термодинамика.
Эйнштейн писал в 1907 году, что нужно только понять, что вспомогательная величина, которую ввел Лоренц и которую он назвал «местным временем», может просто можно определить как «время». В 1909 и 1912 годах Эйнштейн объяснил:
... невозможно основать теорию законов преобразования пространства и времени только на принципе относительности. Как известно, это связано с относительностью понятий «одновременность» и «форма движущихся тел». Чтобы восполнить этот пробел, я ввел принцип постоянства скорости света, который я заимствовал из теории стационарного светоносного эфира Х.А. Лоренца и который, как и принцип относительности, содержит физическое допущение, которое казалось оправданным только соответствующими экспериментами (эксперименты Физо, Роуленда и др.)
— Альберт Эйнштейн (1912), перевод Анны Бек (1996).Но Эйнштейн и его сторонники заняли позицию, что этот «постулат света» вместе с принцип относительности делает эфир излишним и прямо приводит к версии теории относительности Эйнштейна. Также известно, что Эйнштейн читал и изучал книгу Пуанкаре 1902 года Наука и гипотезы задолго до 1905 года, которая включала:
Эйнштейн ссылается на Пуанкаре в связи с инерцией энергии в 1906 году и не- Евклидова геометрия в 1921 году, но не в связи с преобразованием Лоренца, принципом относительности или процедурой синхронизации по световым сигналам. Однако в последние годы перед смертью Эйнштейн признал некоторые из вкладов Пуанкаре (по словам Дарригола, возможно, потому, что его биограф Паис в 1950 году отправил Эйнштейну копию статьи Пуанкаре в Палермо, которую, по его словам, он раньше не читал). Эйнштейн писал в 1953 году:
Нет сомнений в том, что специальная теория относительности, если рассматривать ее развитие в ретроспективе, созрела для открытия в 1905 году. Лоренц уже признал, что преобразования, названные в его честь, существенны для анализа. уравнений Максвелла, и Пуанкаре еще больше углубил это понимание. Что касается меня, то я знал только важную работу Лоренца 1895 года [...], но не более позднюю работу Лоренца, ни последовательные исследования Пуанкаре. В этом смысле моя работа 1905 года была самостоятельной. [..] Новой особенностью этого было осознание того факта, что значение преобразования Лоренца выходило за рамки его связи с уравнениями Максвелла и касалось природы пространства и времени в целом. Еще одним новым результатом стало то, что «лоренц-инвариантность» является общим условием для любой физической теории.
В этом разделе цитируются известные публикации, в которых люди выразили свое мнение по вопросам, изложенным выше.
В 1954 году сэр Эдмунд Тейлор Уиттакер, английский математик и историк науки, приписал Анри Пуанкаре уравнение 
Заявления Уиттакера подверглись критике со стороны Джеральда Холтона (1960, 1973). Он утверждал, что существуют фундаментальные различия между теориями Эйнштейна, с одной стороны, и теорииПуанкаре и Лоренца, с другой. Эйнштейн радикально переформулировал концепции пространства и времени самым удалил «абсолютное пространство» и, стационарный светоносный эфир таким образом, физики. С другой стороны, Холтон утвержден, что Пуанкаре и Лоренц все еще устойчивые концепции стационарного эфира и пытались только модифицировать ньютоновскую динамику, а не заменять ее. Холтон утверждал, что «молчание Пуанкаре никогда не регистрирует вклад Эйнштейна в теорию относительности» было связано с их принципиально разными концептуальными точками зрения. Взгляды Эйнштейна на пространство и время и отказ от эфира, по мнению Холтона, были неприемлемы для Пуанкаре, поэтому называл Лоренца только создателем новой механики. Подтвержденный опыт и нуждающийся в новом развитии, подтвержденный опыт и нуждающийся в новом развитии, он не «провозглашала новый принцип относительности», был установлен в Сент-Луисе 1904 года. Он сослался на ошибки Уиттакера, например, также предшествующие работе Ленцаоренца 1904 года (опубликованной в апреле 1904 года) по 1903 год.
Взгляды, подобные взглядам Холтона, были позже (1967, 1970) выражены его бывшим учеником Стэнли Голдбергом.
В серии статей 1965 года, прослеживающих историю теории относительности, утверждал, что главная заслуга в создании специальной теории относительности должна быть у Пуанкаре и Лоренца, - утверждая, что Пуанкаре много раз многозначительно упоминал Лоренца, в то время как Лоренц приписывал Пуанкаре и Эйнштейну, отказываясь признать себя. Он также преуменьшил значение общей теории относительности, заявив, что «общая теория относительности Эйнштейна - это всего лишь теория гравитации и модификаций физики в гравита полях». Это оставило бы специальную теорию относительности как единственную теорию относительности. Кесвани цитировал также Владимира Фока для того же мнения.
Эта серия статей вызвала отклики, в том числе от Герберта Дингла и Карла Поппера.
, который, среди прочего, сказал: «...« принцип относительности »имел различные значения, и теории, связанные с этим, совершенно были разными; они не были разными формами одной и той же теории. Каждый из трех главных героев... очень хорошо знал... но каждый предпочитал свои собственные взгляды "
Карл Поппер говорит:« Хотя Эйнштейн,, Наука и Гипотезы Пуанкаре до 1905 года, в этой великой книге нет теории, подобной теории Эйнштейна ».
Кесвани знал. Не принимал критику и ответил в двух письмах, также опубликованных в том же журнале (и - в своем ответе Динглу он утверждает, что)
Год спустя Дингл так прокомментировал историю кредитования: «До Первой мировой войны Лоренца и Эйнса Теории Тейна рассматривались как разные формы. «одной и той же идеи, но Лоренцу, имеющим приоритет и более авторитетной фигуре, говорящей на более знакомом языке, приписывали это» (Dingle 1967, Nature 216 p. 119-122).
Миллер (1973, 1981) согласился с анализом Холтона и Голдберга и далее утверждал, что хотя термино используемая Пуанкаре и Эйнштейн были очень похожи, их содержание резко различается. Согласно Миллеру, Пуанкаре использовала этот принцип для завершения основанного на эфире «электромагнитного мировоззрения» Лоренца и Абрахама. Он также утверждал, что Пуанкаре проводил различие (в своей статье в июле 1905 г.) между «идеальными» и «реальными» системами и электронами. То есть использование систем отсчета не имеет однозначной физической интерпретации, потому что во многих случаях они используются только математическими методами, как в теории Эйнштейна в инерциальных системах отсчета не только математически, но и физически эквивалентны. Миллер писал в 1981 г.:
Миллер (1996) утверждает, что Пуанка руководствовалась эмпиризмом и был готов принять эксперименты, доказать ошибочность теории относительности, и поэтому Эйнштейн так считает. Более заслуживает похвалы. Миллер также утверждает, что «упор на конвенционализм... заставит Пуанкаре и Лоренца верить в компьютерную математическую математическую стандартную теорию относительности и электронной теории Лоренца. Это неверно ». [п. 96]. Вместо этого Миллер утверждает, что теории эквивалентны математически, но не эквивалентны физически. [п. 91-92]
В своей биографии Эйнштейна Тонкий - Господь (1982) Авраам Пайс утверждал, что Пуанкаре «приближается» к открытию собственной теории относительности (в его лекции в Сент-Луисе в сентябре 1904 года и в статье в июне 1905 года), но в итоге он потерпелчу позже, потому что в 1904 году, а в 1909 году Пуанкаре рассматривал сокращение длины как третью независимую гипотезу, принцип относительности и постоянство скорости света. Согласно Пайсу, Пуанкаре, таким образом, никогда не понимал специальную теорию относительности, в которой вся теория, включая длину, может быть просто выведена из двух постулатов. Следовательно, он резко раскритиковал главу Уиттакера «Теория относительности Пуанкаре и Лоренца», заявив, «отсутствие физического понимания автора соответствует его незнанию литературы», хотя Паис признал, что и он, и его коллеги придерживаются первоначальной версии. История Уиттекера как шедевр. Хотя он, по-видимому, пытается указать на то, как Уиттакер трактует специальной теории относительности, формулировка этого утверждения Пайсом был осужден по крайней мере одним известным рецензентом книги 1982 года как «непристойная» и «прискорбная». Также, в превосходной форме второго заявления Пайса, известные ученые, такие как Макс Борн, называют части тома Уиттекера, особенно квантовой механики, «самым удивительным подвигом обучения, проницательности и различения». в то время как Фримен Дайсон говорит о двух томах второго издания Уиттакера: «вполне вероятно, что это самая научная и в целом авторитетная история того периода, которую мы когда-либо получим».
Паис продолжает утверждать, что Лоренц никогда не отказывался от концепции стационарного эфира ни до, ни после 1905 г.:
Несколько статьях Эли Захар (1983, 2000) утверждал, что оба Эйнштейна (в его его «хотя Уиттакер был несправедливо по отношению к Эйнштейну, его положительное описание фактических достижений» Пуанкаре содержит гораздо больше, чем простую крупицу истины ». По его мнению, Пуанкаре был скорее «структурным реалистом», и ошибочными утверждениями Пуанкаре о его философских работах (часто связанных с конвенционализмом ) мешали многим отдать ему должное. что П уанкаре действительно придерживается теории относительности времени и пространства, в то время как его ссылки на эфир имеют второстепенное значение. Он продолжает, что благодаря его трактовке гравитации и четырехмерного пространства статьи Пуанкаре 1905/6 гг. Превосходила статью Эйнштейна 1905 года. Тем не менее Захар отдает должное Эйнштейну, ввел эквивалентность массы и энергии, а также вышел за рамки специальной теории относительности, выбрав путь, путь к развитию общей теории относительности.
Джон Стэчел (1995) утверждал, что существуют дебаты по поводу соответствующей вклада Лоренца, Пуанкаре и Эйнштейна в теорию относительности. Эти вопросы основаны на определениях теории относительности, утверждены, что утверждают эти вопросы специальной теории относительности, и динамические теории должны быть сформулированы в соответствии с этой схемой. Исходя из определения этого определения. По его мнению, Лоренц интерпретировал преобразование Лоренца только как математический прием, тогда как мышление Пуанкаре было намного ближе к современному пониманию теории относительности. Тем не менее Пуанкаре все еще верил в динамические эффекты эфира и проводил различие между наблюдателями, находящимися в состоянии покоя или в движении по отношению к нему. Штачел писал: «Он не объединяет свои многочисленные блестящие идеи в связную теорию, которая решительно отбрасывает эфир и исходное время или выходила за пределы его электродинамического происхождения, чтобы вывести новую кинематику пространства и времени на основе формулировки принципа относительности».
В своей книге «Часы Эйнштейна, карты Пуанкаре» (2002), Питер Галисон сравнил подходы Пуанкаре и Эйнштейна, чтобы переформулировать концепцию пространства и время. Он писал: «Действительно ли Эйнштейн открыл теорию относительности? Была ли она у Пуанкаре? Эти старые вопросы стали столь же утомительными, сколь и бесплодными ». Это связано с тем, что от вопроса зависит, какие части теории относительности считаются существенными: отказ от эфира, преобразование Лоренца, связь с природой пространства и времени, предсказания экспериментальных результатов или другие части. Для Галисона более важно признать, что оба мыслителя были озабочены проблемами синхронизации часов, и, таким образом, оба разработали новое операционное значение одновременности. Однако в то время как Пуанкаре придерживался конструктивного подхода и все еще придерживался концепций стационарного эфира Лоренца и различия между «кажущимся» и «истинным» временами, Эйнштейн отказался от эфира, и поэтому все времена в разных инерциальных системах отсчета одинаково действительны. Галисон утверждал, что это не означает, что Пуанкаре был консервативным, поскольку Пуанкаре часто ссылался на революционный характер «новой механики» Лоренца.
«В своей статье 2004 года« Тайна связи Эйнштейна-Пуанкаре »Дарригол писал:
« К 1905 году Пуанкаре и Эйнштейн размышляли о электродинамике. Наличие движущихся тел привело их к постулированию универсальной справедливости принципа относительности, согласно которому результат любого мыслимого эксперимента не зависит от инерциальной системы отсчета, в которой он проводится. В частности, они оба предположили, что скорость света, измеренная в разных инерциальных системах отсчета, была одинаковой. Далее они утверждали, что пространство и время, измеряемые наблюдателями, принадлежащими к разным инерциальным системам, связаны друг с другом посредством преобразований Лоренца. Оба они признали, что эти преобразования оставили инвариантными уравнения электродинамики Максвелла-Лоренца. Оба они требовали, чтобы каждый закон физики был инвариантен относительно этих преобразований. Оба они дали релятивистские законы движения. Оба они признали, что принцип относительности и принцип энергии приводят к парадоксам при совместном применении к радиационным процессам. По ряду вопросов, а именно по принципу относительности, физической интерпретации преобразований Лоренца (до первого порядка) и парадоксу излучения, соответствующие публикации Пуанкаре предшествовали статье Эйнштейна 1905 года по теории относительности по крайней мере на пять лет, и его предложения были радикально новыми, когда они впервые появился. По остальным пунктам публикация была почти одновременной.
«Теперь я перехожу к основным концептуальным различиям. Эйнштейн полностью исключил эфир, потребовал, чтобы выражение законов физики было одинаковым в любой инерциальной системе отсчета, и ввел« новую кинематику », в которой пространство и время, измеренное в разных инерциальных системах, все находилось на одном и том же основании. Напротив, Пуанкаре поддерживал эфир как привилегированную систему отсчета, в которой были определены «истинное» пространство и время, в то время как он рассматривал пространство и время, измеренные в других системах отсчета. как только "кажущееся". Он рассматривал сжатие Лоренца как гипотезу относительно эффекта бокового движения стержня через эфир, тогда как для Эйнштейна это было кинематическим следствием разницы между пространством и временем, определяемой наблюдателями в относительном движении. Эйнштейн дал операциональный смысл замедления времени, тогда как Пуанкаре никогда не обсуждал его. Эйнштейн получил выражение преобразования Лоренца из двух своих постулатов (принцип относительности и постоянство скорости света в данной инерциальной системе), тогда как Пуанкаре получил эти преобразования как те, которые оставляют уравнения Максвелла-Лоренца инвариантными. В то время как Эйнштейн, устранив эфир, нуждался во втором постулате, по мнению Пуанкаре, постоянство скорости света (в системе эфира) вытекает из предположения о неподвижном эфире. Эйнштейн получил динамику любой быстро движущейся частицы путем прямого использования ковариации Лоренца, тогда как Пуанкаре рассуждал в соответствии с конкретной моделью электрона, построенной в соответствии с ковариацией Лоренца. Эйнштейн видел, что радиационные парадоксы Пуанкаре можно разрешить, только допуская инерцию энергии, тогда как Пуанкаре никогда не возвращался к этому вопросу. Наконец, Пуанкаре немедленно предложил релятивистскую модификацию закона тяготения Ньютона и увидел преимущества четырехвекторного формализма в этом контексте, тогда как Эйнст
