Críticas à teoria da relatividade - Criticism of the theory of relativity

A crítica à teoria da relatividade de Albert Einstein foi expressa principalmente nos primeiros anos após sua publicação no início do século XX, em bases científicas , pseudocientíficas , filosóficas ou ideológicas . Embora algumas dessas críticas tivessem o apoio de cientistas renomados, a teoria da relatividade de Einstein agora é aceita pela comunidade científica.

As razões para as críticas à teoria da relatividade incluem teorias alternativas, rejeição do método matemático abstrato e alegados erros da teoria. De acordo com alguns autores, as objeções anti-semitas à herança judaica de Einstein também ocasionalmente desempenhavam um papel nessas objeções. Ainda existem alguns críticos da relatividade hoje, mas suas opiniões não são compartilhadas pela maioria da comunidade científica.

Relatividade especial

Princípio da relatividade versus cosmovisão eletromagnética

Por volta do final do século 19, era generalizada a visão de que todas as forças na natureza são de origem eletromagnética (a " visão de mundo eletromagnética "), especialmente nas obras de Joseph Larmor (1897) e Wilhelm Wien (1900). Isso foi aparentemente confirmado pelos experimentos de Walter Kaufmann (1901–1903), que mediu um aumento da massa de um corpo com velocidade consistente com a hipótese de que a massa foi gerada por seu campo eletromagnético. Max Abraham (1902) posteriormente esboçou uma explicação teórica do resultado de Kaufmann em que o elétron era considerado rígido e esférico. No entanto, verificou-se que este modelo era incompatível com os resultados de muitos experimentos (incluindo o experimento Michelson-Morley , os experimentos de Rayleigh e Brace e o experimento Trouton-Noble ), segundo o qual nenhum movimento de um observador em relação a o éter luminífero ("deriva do éter") foi observado apesar das inúmeras tentativas de fazê-lo. Henri Poincaré (1902) conjecturou que essa falha decorria de uma lei geral da natureza, que chamou de " princípio da relatividade ". Hendrik Antoon Lorentz (1904) criou uma teoria detalhada da eletrodinâmica ( teoria do éter de Lorentz ) que tinha como premissa a existência de um éter imóvel e empregou um conjunto de transformações de coordenadas no espaço e no tempo que Poincaré chamou de transformações de Lorentz, incluindo os efeitos da contração do comprimento e hora local . No entanto, a teoria de Lorentz satisfazia apenas parcialmente o princípio da relatividade, porque suas fórmulas de transformação para velocidade e densidade de carga estavam incorretas. Isso foi corrigido por Poincaré (1905) que obteve a covariância de Lorentz completa das equações eletrodinâmicas.

Criticando a teoria de Lorentz de 1904, Abraham (1904) sustentou que a contração de Lorentz dos elétrons requer uma força não eletromagnética para garantir a estabilidade do elétron. Isso era inaceitável para ele como um defensor da cosmovisão eletromagnética. Ele continuou que, enquanto faltar uma explicação consistente de como essas forças e potenciais agem juntos no elétron, o sistema de hipóteses de Lorentz está incompleto e não satisfaz o princípio da relatividade. Poincaré (1905) removeu esta objeção ao mostrar que o potencial não eletromagnético (" tensão de Poincaré ") que mantém o elétron unido pode ser formulado de uma forma covariante de Lorentz, e mostrou que, em princípio, é possível criar um modelo covariante de Lorentz para gravitação que ele considerava de natureza não eletromagnética também. Assim, a consistência da teoria de Lorentz foi provada, mas a cosmovisão eletromagnética teve que ser abandonada. Eventualmente, Albert Einstein publicou em setembro de 1905 o que agora é chamado de relatividade especial , que se baseava em uma nova aplicação radical do princípio da relatividade em conexão com a constância da velocidade da luz. Na relatividade especial, as coordenadas de espaço e tempo dependem do quadro de referência do observador inercial, e o éter luminífero não desempenha nenhum papel na física. Embora essa teoria tenha sido fundada em um modelo cinemático muito diferente, foi experimentalmente indistinguível da teoria do éter de Lorentz e Poincaré, uma vez que ambas as teorias satisfazem o princípio da relatividade de Poincaré e Einstein, e ambas empregam as transformações de Lorentz. Após a introdução de Minkowski em 1908 do modelo geométrico de espaço-tempo para a versão de relatividade de Einstein, a maioria dos físicos acabou decidindo a favor da versão de Einstein-Minkowski da relatividade com suas novas visões radicais de espaço e tempo, nas quais não havia papel útil para o éter .

Refutações experimentais reivindicadas

Experimentos de Kaufmann-Bucherer-Neumann : para decidir conclusivamente entre as teorias de Abraham e Lorentz, Kaufmann repetiu seus experimentos em 1905 com maior precisão. No entanto, nesse ínterim, a situação teórica mudou. Alfred Bucherer e Paul Langevin (1904) desenvolveram outro modelo, no qual o elétron é contraído na linha de movimento e dilatado na direção transversal, de forma que o volume permaneça constante. Enquanto Kaufmann ainda avaliava seus experimentos, Einstein publicou sua teoria da relatividade especial. Eventualmente, Kaufmann publicou seus resultados em dezembro de 1905 e argumentou que eles estão de acordo com a teoria de Abraham e requerem a rejeição da "suposição básica de Lorentz e Einstein" (o princípio da relatividade). Lorentz reagiu com a frase "Estou no fim do meu latim", enquanto Einstein não mencionou esses experimentos antes de 1908. Ainda assim, outros começaram a criticar os experimentos. Max Planck (1906) aludiu a inconsistências na interpretação teórica dos dados, e Adolf Bestelmeyer (1906) introduziu novas técnicas, que (principalmente na área de baixas velocidades) deram resultados diferentes e colocaram em dúvida os métodos de Kaufmann. Portanto, Bucherer (1908) conduziu novos experimentos e chegou à conclusão de que eles confirmam a fórmula da relatividade da massa e, portanto, o "princípio da relatividade de Lorentz e Einstein". No entanto, os experimentos de Bucherer foram criticados por Bestelmeyer, levando a uma disputa acirrada entre os dois experimentalistas. Por outro lado, experimentos adicionais de Hupka (1910), Neumann (1914) e outros pareceram confirmar o resultado de Bucherer. As dúvidas duraram até 1940, quando em experimentos semelhantes a teoria de Abraham foi conclusivamente refutada. (Deve-se observar que, além desses experimentos, a fórmula da massa relativística já havia sido confirmada em 1917 no curso das investigações sobre a teoria dos espectros. Nos aceleradores de partículas modernos , a fórmula da massa relativística é confirmada rotineiramente.)

Em 1902–1906, Dayton Miller repetiu o experimento Michelson – Morley junto com Edward W. Morley . Eles confirmaram o resultado nulo do experimento inicial. No entanto, em 1921-1926, Miller conduziu novos experimentos que aparentemente deram resultados positivos. Esses experimentos inicialmente atraíram alguma atenção da mídia e da comunidade científica, mas foram considerados refutados pelos seguintes motivos: Einstein, Max Born e Robert S. Shankland apontaram que Miller não havia considerado apropriadamente a influência da temperatura. Uma análise moderna de Roberts mostra que o experimento de Miller dá um resultado nulo, quando as deficiências técnicas do aparelho e as barras de erro são devidamente consideradas. Além disso, o resultado de Miller está em desacordo com todos os outros experimentos, que foram realizados antes e depois. Por exemplo, Georg Joos (1930) usou um aparato de dimensões semelhantes ao de Miller, mas obteve resultados nulos. Em experimentos recentes do tipo Michelson-Morley, onde o comprimento de coerência é aumentado consideravelmente com o uso de lasers e masers, os resultados ainda são negativos.

Na anomalia de neutrino mais rápido que a luz de 2011 , a colaboração OPERA publicou resultados que pareciam mostrar que a velocidade dos neutrinos é ligeiramente mais rápida do que a velocidade da luz. No entanto, fontes de erros foram encontradas e confirmadas em 2012 pela colaboração OPERA, que explicou de forma completa os resultados iniciais. Em sua publicação final, uma velocidade de neutrino consistente com a velocidade da luz foi declarada. Também experimentos subsequentes encontraram concordância com a velocidade da luz, veja as medições da velocidade do neutrino .

Aceleração na relatividade especial

Também foi afirmado que a relatividade especial não pode lidar com a aceleração, o que levaria a contradições em algumas situações. No entanto, esta avaliação não está correta, uma vez que a aceleração na verdade pode ser descrita na estrutura da relatividade especial (ver Aceleração (relatividade especial) , referencial apropriado (espaço-tempo plano) , Movimento hiperbólico , coordenadas de Rindler , coordenadas de Born ). Paradoxos baseados na compreensão insuficiente desses fatos foram descobertos nos primeiros anos da relatividade. Por exemplo, Max Born (1909) tentou combinar o conceito de corpos rígidos com a relatividade especial. A insuficiência desse modelo foi demonstrado por Paul Ehrenfest (1909), que demonstrou que um corpo rígido em rotação, na definição de Born, sofreria uma contração da circunferência sem contração do raio, o que é impossível ( paradoxo de Ehrenfest ). Max von Laue (1911) mostrou que corpos rígidos não podem existir na relatividade especial, uma vez que a propagação dos sinais não pode ultrapassar a velocidade da luz, então um corpo em aceleração e rotação sofrerá deformações.

Paul Langevin e von Laue mostraram que o paradoxo dos gêmeos pode ser completamente resolvido considerando a aceleração na relatividade especial. Se dois gêmeos se afastam um do outro, e um deles está acelerando e voltando para o outro, então o gêmeo acelerado é mais jovem que o outro, uma vez que ele foi localizado em pelo menos dois referenciais inerciais e, portanto, sua avaliação dos quais eventos são alterados simultaneamente durante a aceleração. Para o outro gêmeo nada muda, já que ele permaneceu em um único quadro.

Outro exemplo é o efeito Sagnac . Dois sinais foram enviados em direções opostas em torno de uma plataforma giratória. Após sua chegada, ocorre um deslocamento das franjas de interferência. O próprio Sagnac acreditava ter provado a existência do éter. No entanto, a relatividade especial pode explicar facilmente esse efeito. Quando visto de um referencial inercial, é uma simples consequência da independência da velocidade da luz em relação à velocidade da fonte, uma vez que o receptor foge de um feixe enquanto se aproxima do outro. Quando visto de um quadro giratório, a avaliação da simultaneidade muda durante a rotação e, consequentemente, a velocidade da luz não é constante em quadros acelerados.

Como foi mostrado por Einstein, a única forma de movimento acelerado que não pode ser descrito não localmente é aquele devido à gravitação . Einstein também não estava satisfeito com o fato de os referenciais inerciais serem preferidos aos acelerados. Assim, ao longo de vários anos (1908-1915), Einstein desenvolveu a relatividade geral . Esta teoria inclui a substituição da geometria euclidiana por geometria não euclidiana , e a curvatura resultante do caminho da luz levou Einstein (1912) à conclusão de que (como em quadros acelerados estendidos) a velocidade da luz não é constante em campos gravitacionais estendidos . Portanto, Abraham (1912) argumentou que Einstein dera à relatividade especial um golpe de misericórdia . Einstein respondeu que dentro de sua área de aplicação (em áreas onde as influências gravitacionais podem ser negligenciadas), a relatividade especial ainda é aplicável com alta precisão, de modo que não se pode falar em golpe de misericórdia.

Velocidades superluminais

Na relatividade especial, a transferência de sinais em velocidades superluminais é impossível, pois isso violaria a sincronização de Poincaré- Einstein e o princípio de causalidade . Seguindo um antigo argumento de Pierre-Simon Laplace , Poincaré (1904) aludiu ao fato de que a lei da gravitação universal de Newton se baseia em uma velocidade da gravidade infinitamente grande . Assim, a sincronização do relógio por sinais de luz poderia, em princípio, ser substituída por uma sincronização do relógio por sinais gravitacionais instantâneos. Em 1905, o próprio Poincaré resolveu esse problema mostrando que, em uma teoria relativística da gravidade, a velocidade da gravidade é igual à velocidade da luz. Embora muito mais complicado, esse também é o caso da teoria da relatividade geral de Einstein .

Outra aparente contradição reside no fato de que a velocidade do grupo em meios anormalmente dispersivos é maior do que a velocidade da luz. Isso foi investigado por Arnold Sommerfeld (1907, 1914) e Léon Brillouin (1914). Eles chegaram à conclusão de que, em tais casos, a velocidade do sinal não é igual à velocidade do grupo, mas à velocidade frontal, que nunca é mais rápida do que a velocidade da luz. Da mesma forma, também é argumentado que os efeitos superluminais aparentes descobertos por Günter Nimtz podem ser explicados por uma consideração completa das velocidades envolvidas.

Além disso, o emaranhamento quântico (denotado por Einstein como "ação fantasmagórica à distância"), de acordo com o qual o estado quântico de uma partícula emaranhada não pode ser totalmente descrito sem descrever a outra partícula, não implica transmissão superluminal de informações (ver teletransporte quântico ), e está, portanto, em conformidade com a relatividade especial.

Paradoxos

O conhecimento insuficiente dos fundamentos da relatividade especial, especialmente a aplicação da transformação de Lorentz em conexão com a contração do comprimento e dilatação do tempo , levou e ainda leva à construção de vários paradoxos aparentes . Tanto o paradoxo dos gêmeos quanto o paradoxo de Ehrenfest e sua explicação já foram mencionados acima. Além do paradoxo dos gêmeos, também a reciprocidade da dilatação do tempo ( ou seja, todo observador que se move inercialmente considera o relógio do outro como estando dilatado) foi fortemente criticada por Herbert Dingle e outros. Por exemplo, Dingle escreveu uma série de cartas à Nature no final dos anos 1950. No entanto, a autoconsistência da reciprocidade da dilatação do tempo já havia sido demonstrada muito antes de forma ilustrativa por Lorentz (em suas palestras de 1910, publicadas em 1931) e muitos outros - eles aludiam ao fato de que só é necessário cuidadosamente considere as regras de medição relevantes e a relatividade da simultaneidade . Outros paradoxos conhecidos são o paradoxo da escada e o paradoxo da espaçonave de Bell , que também podem ser resolvidos simplesmente pela consideração da relatividade da simultaneidade.

Éter e espaço absoluto

Muitos físicos (como Hendrik Lorentz , Oliver Lodge , Albert Abraham Michelson , Edmund Taylor Whittaker , Harry Bateman , Ebenezer Cunningham , Charles Émile Picard , Paul Painlevé ) ficaram incomodados com a rejeição do éter e preferiram interpretar a transformação de Lorentz com base na existência de um quadro de referência preferido, como nas teorias baseadas no éter de Lorentz, Larmor e Poincaré. No entanto, a ideia de um éter escondido de qualquer observação não foi apoiada pela comunidade científica dominante, portanto, a teoria do éter de Lorentz e Poincaré foi substituída pela relatividade especial de Einstein, que foi posteriormente formulada no quadro do espaço-tempo quadridimensional por Minkowski.

Outros, como Herbert E. Ives, argumentaram que pode ser possível determinar experimentalmente o movimento de tal éter, mas ele nunca foi encontrado, apesar de vários testes experimentais de invariância de Lorentz (ver testes de relatividade especial ).

Também as tentativas de introduzir algum tipo de éter relativístico (consistente com a relatividade) na física moderna, como por Einstein com base na relatividade geral (1920), ou por Paul Dirac em relação à mecânica quântica (1951), não foram apoiadas pela teoria científica comunidade (veja éter luminífero # Fim do éter? ).

Em sua palestra no Nobel , George F. Smoot (2006) descreveu seus próprios experimentos sobre a anisotropia de radiação de fundo cósmica de micro-ondas como "Novos experimentos de deriva do Éter". Smoot explicou que "um problema a superar era o forte preconceito de bons cientistas que aprenderam a lição do experimento de Michelson e Morley e da Relatividade Especial de que não havia quadros de referência preferidos". Ele continuou que "havia um trabalho educacional para convencê-los de que isso não violava a Relatividade Especial, mas encontrou uma estrutura em que a expansão do universo parecia particularmente simples."

Teorias alternativas

A teoria do arrasto completo do éter , proposta por George Gabriel Stokes (1844), foi usada por alguns críticos como Ludwig Silberstein (1920) ou Philipp Lenard (1920) como um contra-modelo da relatividade. Nesta teoria, o éter foi completamente arrastado para dentro e nas proximidades da matéria, e acreditava-se que vários fenômenos, como a ausência de deriva do éter, poderiam ser explicados de forma "ilustrativa" por este modelo. No entanto, tais teorias estão sujeitas a grandes dificuldades. Especialmente a aberração da luz contradiz a teoria, e todas as hipóteses auxiliares, que foram inventadas para resgatá-la, são autocontraditórias, extremamente implausíveis ou em contradição com outros experimentos como o experimento de Michelson-Gale-Pearson . Em resumo, um modelo matemático e físico sólido de arrasto completo do éter nunca foi inventado, conseqüentemente, essa teoria não era uma alternativa séria para a relatividade.

Outra alternativa era a chamada teoria da emissão de luz. Como na relatividade especial, o conceito de éter é descartado, mas a principal diferença da relatividade reside no fato de que a velocidade da fonte de luz é adicionada à da luz de acordo com a transformação galileana . Como a hipótese de arrasto do éter completo, pode explicar o resultado negativo de todos os experimentos de deriva do éter. No entanto, existem vários experimentos que contradizem essa teoria. Por exemplo, o efeito Sagnac é baseado na independência da velocidade da luz da velocidade da fonte, e a imagem de estrelas duplas deve ser embaralhada de acordo com este modelo - o que não foi observado. Além disso, em experimentos modernos em aceleradores de partículas, essa dependência da velocidade não pode ser observada. Esses resultados são posteriormente confirmados pelo experimento de estrela dupla de De Sitter (1913), conclusivamente repetido no espectro de raios X por K. Brecher em 1977; e a experiência terrestre de Alväger, et al . (1963) ;, que mostram que a velocidade da luz é independente do movimento da fonte dentro dos limites da precisão experimental.

Princípio da constância da velocidade da luz

Alguns consideram o princípio da constância da velocidade da luz insuficientemente fundamentado. No entanto, como já mostrado por Robert Daniel Carmichael (1910) e outros, a constância da velocidade da luz pode ser interpretada como uma consequência natural de dois fatos demonstrados experimentalmente:

  1. A velocidade da luz é independente da velocidade da fonte , conforme demonstrado pelo experimento de estrela dupla de De Sitter , efeito Sagnac e muitos outros (ver teoria da emissão ).
  2. A velocidade da luz é independente da direção da velocidade do observador , conforme demonstrado pelo experimento Michelson-Morley , experimento Kennedy-Thorndike e muitos outros (ver éter luminífero ).

Note-se que as medições relativas à velocidade da luz são, na verdade, as medições da velocidade de duas vias de luz, uma vez que a velocidade de um meio de luz depende de qual convenção é escolhido para sincronizar os relógios.

Relatividade geral

Covariância geral

Einstein enfatizou a importância da covariância geral para o desenvolvimento da relatividade geral e assumiu a posição de que a covariância geral de sua teoria da gravidade de 1915 garantiu a implementação de um princípio da relatividade generalizada. Esta visão foi contestada por Erich Kretschmann (1917), que argumentou que toda teoria de espaço e tempo (mesmo incluindo a dinâmica newtoniana) pode ser formulada de forma covariante, se parâmetros adicionais forem incluídos, e assim a covariância geral de uma teoria por si só ser insuficiente para implementar um princípio da relatividade generalizada. Embora Einstein (1918) concordasse com esse argumento, ele também rebateu que a mecânica newtoniana na forma covariante geral seria muito complicada para usos práticos. Embora agora seja entendido que a resposta de Einstein a Kretschmann estava errada (artigos subsequentes mostraram que tal teoria ainda seria utilizável), outro argumento pode ser feito a favor da covariância geral: é uma forma natural de expressar o princípio de equivalência , ou seja , a equivalência na descrição de um observador em queda livre e um observador em repouso e, portanto, é mais conveniente usar a covariância geral junto com a relatividade geral do que com a mecânica newtoniana. Ligado a isso, também foi tratada a questão do movimento absoluto. Einstein argumentou que a covariância geral de sua teoria da gravidade apóia o princípio de Mach , que eliminaria qualquer "movimento absoluto" dentro da relatividade geral. No entanto, como apontado por Willem de Sitter em 1916, o princípio de Mach não é completamente cumprido na relatividade geral porque existem soluções livres de matéria para as equações de campo. Isso significa que o "campo inercial-gravitacional", que descreve tanto a gravidade quanto a inércia, pode existir na ausência de matéria gravitante. Porém, como apontado por Einstein, há uma diferença fundamental entre este conceito e o espaço absoluto de Newton: o campo inercial-gravitacional da relatividade geral é determinado pela matéria, portanto não é absoluto.

Debate Bad Nauheim

No "Debate Bad Nauheim" (1920) entre Einstein e (entre outros) Philipp Lenard , este último formulou as seguintes objeções: Ele criticou a falta de "ilustratividade" da versão da relatividade de Einstein, condição que ele sugeriu que só poderia ser satisfeita por uma teoria do éter. Einstein respondeu que, para os físicos, o conteúdo de "ilustratividade" ou " senso comum " mudou com o tempo, de modo que não podia mais ser usado como critério de validade de uma teoria física. Lenard também argumentou que, com sua teoria relativística da gravidade, Einstein havia tacitamente reintroduzido o éter sob o nome de "espaço". Embora essa acusação tenha sido rejeitada (entre outros) por Hermann Weyl , em um discurso inaugural proferido na Universidade de Leiden em 1920, logo após os debates de Bad Nauheim, o próprio Einstein reconheceu que, de acordo com sua teoria geral da relatividade, o chamado "vazio espaço "possui propriedades físicas que influenciam a matéria e vice-versa . Lenard também argumentou que a teoria geral da relatividade de Einstein admite a existência de velocidades superluminais, em contradição com os princípios da relatividade especial; por exemplo, em um sistema de coordenadas em rotação no qual a Terra está em repouso, os pontos distantes de todo o universo estão girando ao redor da Terra com velocidades superluminais. No entanto, como Weyl apontou, é incorreto tratar um sistema estendido rotativo como um corpo rígido (nem na relatividade especial nem na geral) - portanto, a velocidade do sinal de um objeto nunca excede a velocidade da luz. Outra crítica levantada por Lenard e Gustav Mie diz respeito à existência de campos gravitacionais "fictícios" em quadros acelerados, que, de acordo com o Princípio da Equivalência de Einstein, não são menos fisicamente reais do que os produzidos por fontes materiais. Lenard e Mie argumentaram que as forças físicas só podem ser produzidas por fontes materiais reais, enquanto o campo gravitacional que Einstein supôs existir em um sistema de referência em aceleração não tem nenhum significado físico concreto. Einstein respondeu que, com base no princípio de Mach , pode-se pensar nesses campos gravitacionais como induzidos por massas distantes. A esse respeito, a crítica de Lenard e Mie foi justificada, uma vez que, de acordo com o consenso moderno, de acordo com as próprias visões maduras de Einstein, o princípio de Mach originalmente concebido por Einstein não é realmente apoiado pela relatividade geral, como já mencionado acima.

Controvérsia Silberstein-Einstein

Ludwik Silberstein , que inicialmente foi um defensor da teoria especial, objetou em diferentes ocasiões contra a relatividade geral. Em 1920 ele argumentou que o desvio da luz pelo sol, conforme observado por Arthur Eddington et al. (1919), não é necessariamente uma confirmação da relatividade geral, mas também pode ser explicada pela teoria de Stokes-Planck do arrasto completo do éter. No entanto, esses modelos estão em contradição com a aberração da luz e outros experimentos (ver "Teorias alternativas"). Em 1935, Silberstein afirmou ter encontrado uma contradição no problema dos dois corpos na relatividade geral . A afirmação foi refutada por Einstein e Rosen (1935).

Crítica filosófica

As consequências da relatividade, como a mudança dos conceitos comuns de espaço e tempo, bem como a introdução da geometria não euclidiana na relatividade geral, foram criticadas por alguns filósofos de diferentes escolas filosóficas . Muitos críticos filosóficos tinham conhecimento insuficiente das bases matemáticas e formais da relatividade, o que levou às críticas muitas vezes perdendo o cerne da questão. Por exemplo, a relatividade foi mal interpretada como alguma forma de relativismo . No entanto, isso é enganoso, pois foi enfatizado por Einstein ou Planck. Por um lado, é verdade que o espaço e o tempo tornaram-se relativos, e os referenciais inerciais são tratados em pé de igualdade. Por outro lado, a teoria torna as leis naturais invariantes - exemplos são a constância da velocidade da luz ou a covariância das equações de Maxwell. Consequentemente, Felix Klein (1910) a chamou de "teoria invariante do grupo de Lorentz" em vez de teoria da relatividade, e Einstein (que supostamente usou expressões como "teoria absoluta") também simpatizou com essa expressão.

Respostas críticas à relatividade também foram expressas pelos proponentes do neokantismo ( Paul Natorp , Bruno Bauch etc.) e da fenomenologia ( Oskar Becker , Moritz Geiger etc.). Enquanto alguns deles rejeitaram apenas as consequências filosóficas, outros rejeitaram também as consequências físicas da teoria. Einstein foi criticado por violar o esquema categórico de Immanuel Kant , ou seja , alegou que a curvatura espaço-temporal causada pela matéria e energia é impossível, uma vez que matéria e energia já requerem os conceitos de espaço e tempo. Também a tridimensionalidade do espaço, a geometria euclidiana e a existência de simultaneidade absoluta eram consideradas necessárias para a compreensão do mundo; nenhum deles pode ser alterado por achados empíricos. Movendo todos esses conceitos para uma área metafísica, qualquer forma de crítica ao kantismo seria evitada. Outros pseudo-kantianos, como Ernst Cassirer ou Hans Reichenbach (1920), tentaram modificar a filosofia de Kant. Posteriormente, Reichenbach rejeitou o kantismo de todo e tornou-se um defensor do positivismo lógico .

Baseado em Henri Poincaré 's convencionalismo , filósofos como Pierre Duhem (1914) e Hugo Dingler (1920) argumentou que os conceitos clássicos de espaço, tempo e geometria foram, e sempre serão, as expressões mais convenientes na ciência natural, portanto, os conceitos de relatividade não podem ser corretos. Isso foi criticado por defensores do positivismo lógico , como Moritz Schlick , Rudolf Carnap e Reichenbach. Eles argumentaram que o convencionalismo de Poincaré poderia ser modificado para ficar de acordo com a relatividade. Embora seja verdade que as suposições básicas da mecânica newtoniana sejam mais simples, elas só podem ser colocadas em conformidade com os experimentos modernos inventando hipóteses auxiliares. Por outro lado, a relatividade não precisa de tais hipóteses, portanto, do ponto de vista conceitual, a relatividade é de fato mais simples do que a mecânica newtoniana.

Alguns proponentes de Filosofia da Vida , Vitalismo , Realismo crítico (em países de língua alemã) argumentaram que há uma diferença fundamental entre fenômenos físicos, biológicos e psicológicos. Por exemplo, Henri Bergson (1921), que de outra forma era um proponente da relatividade especial, argumentou que a dilatação do tempo não pode ser aplicada a organismos biológicos, portanto ele negou a solução relativística do paradoxo dos gêmeos. No entanto, essas alegações foram rejeitadas por Paul Langevin, André Metz e outros. Organismos biológicos consistem em processos físicos, então não há razão para supor que eles não estão sujeitos a efeitos relativísticos como dilatação do tempo.

Com base na filosofia do ficcionalismo , o filósofo Oskar Kraus (1921) e outros afirmaram que os fundamentos da relatividade eram apenas fictícios e mesmo autocontraditórios. Exemplos são a constância da velocidade da luz, dilatação do tempo, contração do comprimento. Esses efeitos parecem ser matematicamente consistentes como um todo, mas na realidade eles alegadamente não são verdadeiros. No entanto, essa visão foi imediatamente rejeitada. Os fundamentos da relatividade (como o princípio da equivalência ou o princípio da relatividade) não são fictícios, mas baseados em resultados experimentais. Além disso, efeitos como constância da velocidade da luz e relatividade da simultaneidade não são contraditórios, mas complementares um ao outro.

Na União Soviética (principalmente na década de 1920), a crítica filosófica foi expressa com base no materialismo dialético . A teoria da relatividade foi rejeitada como antimaterialista e especulativa, e uma visão de mundo mecanicista baseada no " bom senso " foi exigida como alternativa. Críticas semelhantes também ocorreram na República Popular da China durante a Revolução Cultural . (Por outro lado, outros filósofos consideraram a relatividade como sendo compatível com o marxismo .)

Exagero da relatividade e crítica popular

Embora Planck já em 1909 comparasse as mudanças trazidas pela relatividade com a Revolução Copernicana , e embora a relatividade especial fosse aceita pela maioria dos físicos teóricos e matemáticos em 1911, não foi antes da publicação dos resultados experimentais das expedições do eclipse (1919) por um grupo em torno de Arthur Stanley Eddington que a relatividade foi notada pelo público. Após a publicação dos resultados do eclipse por Eddington, Einstein foi muito elogiado na mídia de massa e foi comparado a Nikolaus Copernicus , Johannes Kepler e Isaac Newton , o que causou um "hype da relatividade" popular ("Relativitätsrummel", como foi chamado por Sommerfeld, Einstein e outros). Isso desencadeou uma contra-reação de alguns cientistas e cientistas leigos que não podiam aceitar os conceitos da física moderna, incluindo a teoria da relatividade e a mecânica quântica. A controvérsia pública que se seguiu a respeito do status científico da teoria da gravidade de Einstein, que não tinha precedentes, foi parcialmente divulgada na imprensa. Algumas das críticas não se dirigiram apenas à relatividade, mas também pessoalmente a Einstein, que alguns de seus críticos acusaram de estar por trás da campanha promocional na imprensa alemã.

Críticas acadêmicas e não acadêmicas

Alguns cientistas acadêmicos, especialmente físicos experimentais, como os ganhadores do Nobel Philipp Lenard e Johannes Stark , bem como Ernst Gehrcke , Stjepan Mohorovičić , Rudolf Tomaschek e outros criticaram a crescente abstração e matematização da física moderna, especialmente na forma da teoria da relatividade , e posterior mecânica quântica . Foi vista como uma tendência à construção de teorias abstratas, associada à perda do "bom senso" intuitivo. Na verdade, a relatividade foi a primeira teoria, em que se pensava que a inadequação da física clássica "ilustrativa" havia sido demonstrada. Alguns dos críticos de Einstein ignoraram esses desenvolvimentos e tentaram revitalizar teorias mais antigas, como modelos de arrasto de éter ou teorias de emissão (ver "Teorias Alternativas"). No entanto, esses modelos qualitativos nunca foram suficientemente avançados para competir com o sucesso das previsões experimentais precisas e poderes explicativos das teorias modernas. Além disso, havia também uma grande rivalidade entre físicos experimentais e teóricos, no que diz respeito às atividades docentes e à ocupação de cadeiras em universidades alemãs. As opiniões se chocaram nos " debates de Bad Nauheim " em 1920 entre Einstein e (entre outros) Lenard, o que atraiu muita atenção do público.

Além disso, havia muitos críticos (com ou sem treinamento físico) cujas idéias estavam muito fora da corrente científica dominante. Esses críticos eram, em sua maioria, pessoas que desenvolveram suas ideias muito antes da publicação da versão da relatividade de Einstein e tentaram resolver de maneira direta alguns ou todos os enigmas do mundo. Portanto, Wazeck (que estudou alguns exemplos alemães) deu a esses "pesquisadores livres" o nome de "solucionador mundial de enigmas" ("Welträtsellöser", como Arvid Reuterdahl , Hermann Fricke ou Johann Heinrich Ziegler). Suas opiniões tinham raízes bastante diferentes no monismo , na reforma de Lebens ou no ocultismo . Suas opiniões eram tipicamente caracterizadas pelo fato de que eles praticamente rejeitavam toda a terminologia e os métodos (principalmente matemáticos) da ciência moderna. Seus trabalhos foram publicados por editoras privadas ou em periódicos populares e não especializados. Foi significativo para muitos "pesquisadores livres" (especialmente os monistas) explicar todos os fenômenos por modelos mecânicos (ou elétricos) intuitivos e ilustrativos, que também encontraram sua expressão em sua defesa do éter. Por essa razão, eles se opuseram à abstração e inescrutabilidade da teoria da relatividade, que era considerada um método de cálculo puro que não pode revelar as verdadeiras razões subjacentes aos fenômenos. Os "pesquisadores livres" freqüentemente usavam explicações mecânicas da gravitação , nas quais a gravidade é causada por algum tipo de "pressão de éter" ou "pressão de massa à distância". Esses modelos eram considerados uma alternativa ilustrativa às teorias matemáticas abstratas da gravitação de Newton e Einstein. A enorme autoconfiança dos "pesquisadores livres" é digna de nota, uma vez que eles não apenas acreditavam ter resolvido os grandes enigmas do mundo, mas muitos também pareciam esperar que eles convencessem rapidamente a comunidade científica.

Como Einstein raramente se defendia desses ataques, essa tarefa foi empreendida por outros teóricos da relatividade, que (segundo Hentschel) formaram uma espécie de "cinturão defensivo" em torno de Einstein. Alguns representantes foram Max von Laue , Max Born, etc. e em nível científico-popular e filosófico Hans Reichenbach , André Metz etc., que conduziram muitas discussões com críticos em periódicos e jornais semipopulares. No entanto, a maioria dessas discussões falhou desde o início. Físicos como Gehrcke, alguns filósofos e os "pesquisadores livres" eram tão obcecados por suas próprias idéias e preconceitos que eram incapazes de compreender os fundamentos da relatividade; conseqüentemente, os participantes das discussões estavam conversando uns com os outros. Na verdade, a teoria que foi criticada por eles não foi de forma alguma a relatividade, mas sim uma caricatura dela. Os "pesquisadores livres" foram em sua maioria ignorados pela comunidade científica, mas também, com o tempo, físicos respeitados como Lenard e Gehrcke se encontraram em uma posição fora da comunidade científica. No entanto, os críticos não acreditam que isso se deva a suas teorias incorretas, mas sim a uma conspiração dos físicos relativistas (e também dos judeus nas décadas de 1920 e 1930 ), que supostamente tentaram reprimir os críticos, e para preservar e melhorar suas próprias posições no mundo acadêmico. Por exemplo, Gehrcke (1920/24) sustentou que a propagação da relatividade é um produto de algum tipo de sugestão de massa . Portanto, ele instruiu um serviço de monitoramento de mídia para coletar mais de 5.000 recortes de jornais relacionados à relatividade e publicou suas descobertas em um livro. No entanto, as afirmações de Gehrcke foram rejeitadas, porque a simples existência do "hype da relatividade" nada diz sobre a validade da teoria e, portanto, não pode ser usada a favor ou contra a relatividade.

Posteriormente, alguns críticos tentaram melhorar suas posições por meio da formação de alianças . Uma delas foi a "Academia das Nações", fundada em 1921 nos Estados Unidos por Robert T. Browne e Arvid Reuterdahl . Outros membros foram Thomas Jefferson Jackson See e também Gehrcke e Mohorovičić na Alemanha. Não se sabe se outros críticos americanos, como Charles Lane Poor , Charles Francis Brush , Dayton Miller também foram membros. A aliança desapareceu já em meados da década de 1920 na Alemanha e em 1930 nos EUA.

Chauvinismo e anti-semitismo

Pouco antes e durante a Primeira Guerra Mundial, surgiram algumas críticas de motivação nacionalista à relatividade e à física moderna. Por exemplo, Pierre Duhem considerava a relatividade como o produto do espírito alemão "muito formal e abstrato", que estava em conflito com o "bom senso". Da mesma forma, a crítica popular na União Soviética e na China, que em parte era politicamente organizada, rejeitou a teoria não por causa de objeções factuais, mas como ideologicamente motivada como o produto da decadência ocidental.

Portanto, nesses países, os alemães ou a civilização ocidental eram os inimigos. No entanto, na Alemanha, a ascendência judaica de alguns dos principais proponentes da relatividade, como Einstein e Minkowski, os tornou alvos de críticos racistas, embora muitos dos críticos alemães de Einstein não mostrassem evidências de tais motivos. O engenheiro Paul Weyland , um conhecido agitador nacionalista, organizou a primeira reunião pública contra a relatividade em Berlim em 1919. Embora Lenard e Stark também fossem conhecidos por suas opiniões nacionalistas, eles se recusaram a participar dos comícios de Weyland, e a campanha de Weyland acabou fracassando devido a falta de oradores proeminentes. Lenard e outros, em vez disso, responderam ao desafio de Einstein aos seus críticos profissionais de debater suas teorias na conferência científica realizada anualmente em Bad Nauheim. Embora os críticos de Einstein, presumindo sem qualquer justificativa real que Einstein estivesse por trás das atividades da imprensa alemã na promoção do triunfo da relatividade, geralmente evitassem ataques anti-semitas em suas publicações anteriores, mais tarde ficou claro para muitos observadores que o anti-semitismo desempenhou um papel significativo na alguns dos ataques.

Reagindo a esse sentimento subjacente, o próprio Einstein especulou abertamente em um artigo de jornal que, além do conhecimento insuficiente de física teórica, o anti-semitismo motivou, pelo menos em parte, suas críticas. Alguns críticos, incluindo Weyland, reagiram com raiva e afirmaram que tais acusações de anti-semitismo foram feitas apenas para forçar os críticos ao silêncio. No entanto, posteriormente, Weyland, Lenard, Stark e outros mostraram claramente seus preconceitos anti-semitas, começando a combinar suas críticas com o racismo . Por exemplo, Theodor Fritsch enfatizou as supostas consequências negativas do "espírito judaico" dentro da física da relatividade, e a imprensa de extrema direita continuou essa propaganda sem impedimentos. Após o assassinato de Walther Rathenau (1922) e ameaças de assassinato contra Einstein, ele deixou Berlim por algum tempo. O livro de Gehrcke sobre "A sugestão de massa da teoria da relatividade" (1924) não era anti-semita em si, mas foi elogiado pela imprensa de extrema direita por descrever um alegado comportamento judeu típico, que também foi imputado pessoalmente a Einstein. Philipp Lenard em 1922 falou sobre o "espírito estrangeiro" como a base da relatividade e, posteriormente, juntou-se ao partido nazista em 1924; Johannes Stark fez o mesmo em 1930. Ambos foram proponentes da chamada Física Alemã , que só aceitava o conhecimento científico baseado em experimentos, e somente se acessível aos sentidos. De acordo com Lenard (1936), esta é a " física ariana ou física pelo homem de tipo nórdico " em oposição à alegada "física judaica" formal-dogmática. Críticas anti-semitas adicionais podem ser encontradas nos escritos de Wilhelm Müller , Bruno Thüring e outros. Por exemplo, Müller erroneamente alegou que a relatividade era puramente "assunto judaico" e que corresponderia à "essência judaica" etc., enquanto Thüring fazia comparações entre o Talmud e a relatividade.

Acusações de plágio e discussões prioritárias

Alguns dos críticos de Einstein, como Lenard, Gehrcke e Reuterdahl, acusaram-no de plágio e questionaram suas reivindicações de prioridade à autoria da teoria da relatividade. O objetivo de tais alegações era promover alternativas mais tradicionais à abordagem hipotético-dedutiva abstrata de Einstein da física, enquanto o próprio Einstein seria desacreditado pessoalmente. Os defensores de Einstein argumentaram que tais acusações pessoais eram injustificadas, uma vez que o conteúdo físico e a aplicabilidade das teorias anteriores eram bastante diferentes da teoria da relatividade de Einstein. No entanto, outros argumentaram que Poincaré e Lorentz haviam publicado anteriormente vários dos elementos centrais do artigo sobre a relatividade de Einstein de 1905, incluindo um princípio de relatividade generalizado que Poincaré pretendia aplicar a toda a física. Alguns exemplos:

  • Johann Georg von Soldner (1801) foi creditado por seu cálculo da deflexão da luz na vizinhança dos corpos celestes, muito antes da previsão de Einstein, baseada na relatividade geral. No entanto, a derivação de Soldner não tem nada a ver com a de Einstein, uma vez que foi totalmente baseada na teoria de Newton e deu apenas a metade do valor previsto pela relatividade geral.
  • Paul Gerber (1898) publicou uma fórmula para o avanço do periélio de Mercúrio, que era formalmente idêntica a uma solução aproximada dada por Einstein. No entanto, como a fórmula de Einstein era apenas uma aproximação, as soluções não são idênticas. Além disso, a derivação de Gerber não tem conexão com a relatividade geral e foi considerada sem sentido.
  • Woldemar Voigt (1887) derivou uma transformação , que é muito semelhante à transformação de Lorentz . Como o próprio Voigt reconheceu, sua teoria não se baseava na teoria eletromagnética, mas em um modelo de éter elástico. Sua transformação também viola o princípio da relatividade.
  • Friedrich Hasenöhrl (1904) aplicou o conceito de massa eletromagnética e momento (que eram conhecidos muito antes) à radiação da cavidade e à radiação térmica . No entanto, a aplicabilidade da equivalência massa-energia de Einstein vai muito além, uma vez que é derivada do princípio da relatividade e se aplica a todas as formas de energia.
  • Menyhért Palágyi (1901) desenvolveu um modelo filosófico de "espaço-tempo" no qual o tempo desempenha o papel de uma quarta dimensão imaginária. O modelo de Palágyi era apenas uma reformulação da física newtoniana e não tinha conexão com a teoria eletromagnética, o princípio da relatividade ou a constância da velocidade da luz.

Alguns historiadores contemporâneos da ciência ressuscitaram a questão de saber se Einstein foi possivelmente influenciado pelas ideias de Poincaré, que primeiro declarou o princípio da relatividade e o aplicou à eletrodinâmica, desenvolvendo interpretações e modificações da teoria do elétron de Lorentz que parecem ter antecipado o que é agora chamada relatividade especial. Outra discussão diz respeito a uma possível influência mútua entre Einstein e David Hilbert no que diz respeito a completar as equações de campo da relatividade geral (ver disputa de prioridade da relatividade ).

Cem autores contra Einstein

Uma coleção de várias críticas pode ser encontrada no livro Hundert Autoren gegen Einstein ( A Hundred Authors Against Einstein ), publicado em 1931. Contém textos muito curtos de 28 autores e trechos das publicações de outros 19 autores. O resto consiste em uma lista que inclui também pessoas que só por algum tempo se opuseram à relatividade. Dentre os conceitos de Einstein, o mais direcionado é o espaço-tempo, seguido da velocidade da luz como constante e da relatividade da simultaneidade , com outros conceitos a seguir. Além das objeções filosóficas (principalmente baseadas no kantismo ), também algumas alegadas falhas elementares da teoria foram incluídas; no entanto, como alguns comentaram, essas falhas foram devidas ao equívoco dos autores sobre a relatividade. Por exemplo, Hans Reichenbach escreveu uma reportagem na seção de entretenimento de um jornal, descrevendo o livro como "uma coleção magnífica de erros ingênuos" e como "literatura divertida não intencional". Albert von Brunn interpretou o livro como um panfleto "de uma impotência deplorável que ocorre em outros lugares apenas na política" e "um retrocesso nos séculos 16 e 17" e concluiu "só podemos esperar que a ciência alemã não se envergonhe novamente de tal rabiscos tristes ”, e Einstein disse, em resposta ao livro, que se ele estivesse errado, um autor teria bastado.

De acordo com Goenner, as contribuições para o livro são uma mistura de incompetência matemática-física, arrogância e os sentimentos dos críticos de ser reprimido por físicos contemporâneos que defendem a nova teoria. A compilação dos autores mostra, continua Goenner, que esta não foi uma reação dentro da comunidade da física - apenas um físico ( Karl Strehl ) e três matemáticos ( Jean-Marie Le Roux , Emanuel Lasker e Hjalmar Mellin ) estiveram presentes - mas uma reação de uma cidadania acadêmica inadequadamente educada, que não sabia o que fazer com a relatividade. Quanto à idade média dos autores: 57% eram substancialmente mais velhos do que Einstein, um terço tinha mais ou menos a mesma idade e apenas duas pessoas eram substancialmente mais jovens. Dois autores (Reuterdahl, von Mitis) eram anti-semitas e quatro outros possivelmente estavam ligados ao movimento nazista. Por outro lado, nenhuma expressão anti-semita pode ser encontrada no livro, e também incluiu contribuições de alguns autores de ascendência judaica (Salomo Friedländer, Ludwig Goldschmidt, Hans Israel, Emanuel Lasker , Oskar Kraus , Menyhért Palágyi ).

Status de crítica

A teoria da relatividade é considerada autoconsistente, é consistente com muitos resultados experimentais e serve como base para muitas teorias de sucesso, como a eletrodinâmica quântica . Portanto, a crítica fundamental (como a de Herbert Dingle , Louis Essen , Petr Beckmann , Maurice Allais e Tom van Flandern ) não tem sido levada a sério pela comunidade científica, e devido à falta de qualidade de muitas publicações críticas (encontradas no processo de revisão por pares ) raramente eram aceitos para publicação em periódicos científicos de renome. Assim como na década de 1920, a maioria dos trabalhos críticos é publicada em pequenas editoras, periódicos alternativos (como "Apeiron" ou "Galilean Electrodynamics") ou sites privados. Conseqüentemente, onde a crítica da relatividade foi tratada pela comunidade científica, foi principalmente em estudos históricos.

No entanto, isso não significa que não haja mais desenvolvimento na física moderna. O progresso da tecnologia ao longo do tempo levou a maneiras extremamente precisas de testar as previsões da relatividade e, até agora, passou com sucesso em todos os testes (como em aceleradores de partículas para testar a relatividade especial e por observações astronômicas para testar a relatividade geral). Além disso, no campo teórico continuam as pesquisas destinadas a unir a relatividade geral e a teoria quântica, entre as quais ainda permanece uma incompatibilidade fundamental. Os modelos mais promissores são a teoria das cordas e a gravidade quântica em loop . Algumas variações desses modelos também prevêem violações da invariância de Lorentz em uma escala muito pequena.

Veja também

Referências

Análises históricas

Em inglês: Pauli, W. (1981) [1921]. Teoria da Relatividade . Teorias Fundamentais da Física . 165 . ISBN 978-0-486-64152-2.
  • Tradução para o inglês: Wazeck, Milena (2013). Oponentes de Einstein: a controvérsia pública sobre a teoria da relatividade na década de 1920 . Traduzido por Geoffrey S. Koby. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-01744-3.

Artigos da relatividade

Obras críticas

links externos

  • Os recortes de jornais e as obras coletadas por Gehrcke e Reuterdahl formam uma base importante para a pesquisa histórica sobre a crítica da relatividade;