Кіріспе
Арнайы салыстырмалылық теориясының басымдығы туралы пікірталас
Арнайы салыстырмалылық теориясының ашылуы туралы дау
Альберт Эйнштейн арнайы салыстырмалылық және жалпы салыстырмалылық теорияларын бұрынғы әдебиеттерге тікелей сілтеме жасамаған, немесе өз теорияларының негізі болған алдыңғы нәтижелері үшін өте аз ғана алдыңғыларын атаған басылымдарда ұсынды. Ең бастысы, арнайы салыстырмалылық үшін Анри Пуанкаре мен Хендрик Лоренцтің, ал жалпы салыстырмалылық үшін Дэвид Гильберт, Карл Ф. Гаусс, Бернхард Риман және Эрнст Махтың жұмыстарын атады. Кейіннен екі теорияға қатысты да, олардың толығымен немесе ішінара Эйнштейнге дейін басқалармен тұжырымдалғаны туралы талаптар айтылды. Мәселе Эйнштейннің және басқа да түрлі тұлғалардың осы теорияларды тұжырымдауға қаншалықты үлес қосқанын анықтауға байланысты. Әртүрлі ғалымдар Эйнштейн, Пуанкаре және Лоренцтің 1905 жылы теорияларды жариялауға дейін жасаған жұмыстарының кейбір аспектілерін сұраққа ұшыратты. Олар Эйнштейннің Пуанкаренің жұмысымен қаншалықты таныс болғанын, Эйнштейннің Лоренцтің 1904 жылғы мақаласымен немесе оның шолуымен таныс болғанын және Эйнштейн сол кездегі басқа физиктерді қаншалықты жақын ұстанғанын сұрады. Эйнштейннің 1902 жылғы Пуанкаренің [Poi02] мақаласымен таныс болғаны белгілі, бірақ ол 1905 жылы Пуанкаренің басқа жұмыстарын қаншалықты білгені белгісіз. Дегенмен, ол 1906 жылы [Poi00] мақаласын білгені мәлім, себебі ол оны [Ein06] еңбегінде сілтеме жасатқан. Лоренцтің 1904 жылғы мақаласы [Lor04] оның есімімен аталатын түрлендірулерді қамтиды, ол Annalen der Physik журналында жарияланды. Кейбір авторлар Эйнштейннің 1905 жылы салыстырмалы түрде оқшауланған және физика әдебиеттеріне қолжетімділігі шектеулі болғанын айтады. Алайда, басқалар оған келіспейді; Эйнштейннің жақын досы Морис Соловин, олар Эйнштейнпен бірге Пуанкаренің 1902 жылғы кітабын мұқият оқып, оларды "апталар бойы демсіз қалдырғанын" мойындады [Rot06]. Эйнштейннің әйелі Милева Маричтің Эйнштейннің жұмысына қосқан үлесі туралы мәселе де көтерілді, бірақ тақырып бойынша ғалымдардың көпшілігі оның маңызды үлес қосқанына нақты дәлел жоқ деп санайды. Сондай-ақ, Эйнштейннің бірінші әйелі Милева Маричтің үлесі, маңызды ғалымдардың пікірінше, ешқандай негізге ие емес деп есептеледі. 1953 жылы жарық көрген "Эфир және электр теориясының тарихы" атты еңбегінде Э.Т. Уиттакер салыстырмалылық Пуанкаре мен Лоренцтің туындысы екенін айтып, Эйнштейннің еңбектеріне аз мән берді. Алайда, Джеральд Холтон, Артур И. Миллер, Абрахам Пейс, Джон Сташель немесе Оливье Дарриголь сияқты ғылым тарихшыларының көпшілігі басқа көзқарастарға ие. Олар Лоренц пен Пуанкаре арнайы салыстырмалылық теориясының математикасын жасағанын мойындайды, ал көптеген ғалымдар бастапқыда "Лоренц-Эйнштейн теориясы" туралы айтқан. Бірақ олар Эйнштейн классикалық эфирді жойып, кеңістік пен уақыттың салыстырмалылығын көрсеткенін айтады. Олар Пуанкаре кеңістік пен уақыттың салыстырмалылығын тек философиялық жазбаларында көрсеткенін, бірақ физикалық еңбектерінде ол эфирді мүлдем анықталмайтын артықшылықты анықтамалық жүйе ретінде сақтап, (Лоренц сияқты) эфирде тынышталған бақылаушылар өлшеген "нақты" ұзындықтар мен уақыттарды және эфирде қозғалатын бақылаушылар өлшеген "көрініс" ұзындықтар мен уақыттарды ажырата бергенін де атап өтеді. 1904 жылы ол бұл принципті былай түсіндірді: "Жалпыға қатыстылық принципі, физикалық құбылыстардың заңдары тұрақтанған бақылаушы үшін де, біркелкі қозғалыс қозғалысында қозғалып жүрген адам үшін де бірдей болуы керек, сондықтан бізде мұндай қозғалыс қозғалысында жүріп жатқанымызды анықтаудың ешқандай құралы жоқ және бола алмайды". Алайда ол бұл принциптің шындыққа айналатынын білмейміз, бірақ бұл принцип нені білдіретінін анықтау қызықты екенін айтты. 1900 жылы ([Poi00]) Пуанкаре сәулеленуді эквивалентті массасы бар ойдан шығарылған сұйықтық ретінде қарастыруға болатындығын айтқан мақала жариялады. Ол бұл түсіндірмені Максвеллдің сәулелену қысымын енгізген Лоренцтің "электрон теориясынан" алған. Пуанкаре [Poi00] және [Poi04] бір-біріне қатысты тынығудағы сағаттар үшін синхрондау рәсімін сипаттаған. Сонымен, бір анықтамалық жүйеде бір мезгілде болатын екі оқиға басқа жүйеде бір мезгілде болмайды. Бұл кейінірек Эйнштейн ұсынғанға өте ұқсас. Алайда, Пуанкаре "жергілікті" немесе "көрініс" қозғалатын сағаттар мен эфирдегі "нағыз" демалу уақытын ажыратады. [Poi02]-де ол "бір күні, әрине, эфир пайдасыз деп тасталды" деген пікірді білдірді. Лоренцтің 1904 жылғы мақаласы [Lor04] оның есімімен аталатын түрлендірулерді қамтиды. Альберт Эйнштейн [Ein05c] жарық жылдамдығының тұрақтылығы принципін және салыстырмалылық принципін қолданып Лоренц теңдеулерін туындырды. Ол осы принциптердің (кеңістіктің біртектілігі және изотропиясы сияқты, теоретиктермен әдетте ескеріле бермейтін басқа да негізгі болжамдармен бірге) теорияны туындыруға жеткілікті екенін алғаш айтты. Ол былай деді: "Жарық шығаратын эфирдің енгізілуі артық болып шығар, өйткені осы жерде дамытылатын көзқарас кеңістікке ешқандай арнайы қасиеттері жоқ және электромагниттік процестер өтетін бос кеңістіктің нүктесіне жылдамдық векторын тағайындамайтын кеңістікке мұқтаж болмайды". Эйнштейннің [Ein05c] электродинамикалық мақаласы басқа әдебиеттерге тікелей сілтеме жасамады. Ол §9, II бөлімінде мақаланың нәтижелері Лоренцтің электродинамикасымен сәйкес келетінін атап өтеді. Пуанкаре бұл мақалада аталмаған, бірақ ол Эйнштейннің келесі жылы жазылған арнайы салыстырмалылық туралы мақаласында ресми түрде сілтеме жасалған. 1905 жылы Эйнштейн материалдық дененің энергиясы жоғалтқанда (сәулелену немесе жылу) мөлшерінің, оның массасы да сол мөлшерге төмендейтінін алғаш айтты. Герман Минковский 1907 жылы арнайы салыстырмалылық теориясын кеңістік пен уақыттың үш өлшемімен біріктірілген төрт өлшемді кеңістік-уақытты қолданып әдемі түрде сипаттауға болатынын көрсетті. Эйнштейн 1920 жылы эфирдің қозғалыс күйі жоқ деген тұжырымға қайта оралды.
the dispute over the discovery of special relativity
Albert Einstein presented the theories of special relativity and general relativity in publications that either contained no formal references to previous literature, or referred only to a small number of his predecessors for fundamental results on which he based his theories, most notably to the work of Henri Poincaré and Hendrik Lorentz for special relativity, and to the work of David Hilbert, Carl F. Gauss, Bernhard Riemann, and Ernst Mach for general relativity. Subsequently, claims have been put forward about both theories, asserting that they were formulated, either wholly or in part, by others before Einstein. At issue is the extent to which Einstein and various other individuals should be credited for the formulation of these theories, based on priority considerations. Various scholars have questioned aspects of the work of Einstein, Poincaré, and Lorentz leading up to the theories’ publication in 1905. Questions raised by these scholars include asking to what degree Einstein was familiar with Poincaré's work, whether Einstein was familiar with Lorentz's 1904 paper or a review of it, and how closely Einstein followed other physicists at the time. It is known that Einstein was familiar with Poincaré's 1902 paper [Poi02], but it is not known to what extent he was familiar with other work of Poincaré in 1905. However, it is known that he knew [Poi00] in 1906, because he quoted it in [Ein06]. Lorentz's 1904 paper [Lor04] contained the transformations bearing his name that appeared in the Annalen der Physik. Some authors claim that Einstein worked in relative isolation and with restricted access to the physics literature in 1905. Others, however, disagree; a personal friend of Einstein, Maurice Solovine, acknowledged that he and Einstein pored over Poincaré's 1902 book, keeping them "breathless for weeks on end" [Rot06]. The question of whether Einstein's wife Mileva Marić contributed to Einstein's work has also been raised, but most scholars on the topic say that there is no substantive evidence that she made significant contributions. Also Einstein's first wife Mileva Marić, although her contribution is not considered to have any foundation according to serious scholars. In his History of the theories of ether and electricity from 1953, E. T. Whittaker claimed that relativity is the creation of Poincaré and Lorentz and attributed to Einstein's papers only little importance. However, most historians of science, like Gerald Holton, Arthur I. Miller, Abraham Pais, John Stachel, or Olivier Darrigol have other points of view. They admit that Lorentz and Poincaré developed the mathematics of special relativity, and many scientists originally spoke about the "Lorentz–Einstein theory". But they argue that it was Einstein who eliminated the classical ether and demonstrated the relativity of space and time. They also argue that Poincaré demonstrated the relativity of space and time only in his philosophical writings, but in his physical papers he maintained the ether as a privileged frame of reference that is perfectly undetectable, and continued (like Lorentz) to distinguish between "real" lengths and times measured by observers at rest within the aether, and "apparent" lengths and times measured by observers in motion within the aether. In 1904 he expanded that principle by saying: "The principle of relativity, according to which the laws of physical phenomena must be the same for a stationary observer as for one carried along in a uniform motion of translation, so that we have no means, and can have none, of determining whether or not we are being carried along in such a motion." However, he also stated that we do not know if this principle will turn out to be true, but that it is interesting to determine what the principle implies. In 1900([Poi00]), Poincaré published a paper in which he said that radiation could be considered as a fictitious fluid with an equivalent mass of He derived this interpretation from Lorentz's 'theory of electrons' which incorporated Maxwell's radiation pressure. Poincaré had described a synchronization procedure for clocks at rest relative to each other in [Poi00] and again in [Poi04]. So two events, which are simultaneous in one frame of reference, are not simultaneous in another frame. It is very similar to the one later proposed by Einstein. However, Poincaré distinguished between "local" or "apparent" time of moving clocks, and the "true" time of resting clocks in the ether. In [Poi02] he argued that "some day, no doubt, the ether will be thrown aside as useless". Lorentz' paper [Lor04] containing the transformations bearing his name appeared in 1904. Albert Einstein in [Ein05c] derived the Lorentz equations by using the principle of constancy of velocity of light and the relativity principle. He was the first to argue that those principles (along with certain other basic assumptions about the homogeneity and isotropy of space, usually taken for granted by theorists) are sufficient to derive the theory—see Postulates of special relativity. He said: "The introduction of a luminiferous ether will prove to be superfluous inasmuch as the view here to be developed will not require an absolutely stationary space provided with special properties, nor assign a velocity vector to a point of the empty space in which electromagnetic processes take place." * Einstein's Elektrodynamik paper [Ein05c] contains no formal references to other literature. It does mention, in §9, part II, that the results of the paper are in agreement with Lorentz's electrodynamics. Poincaré is not mentioned in this paper, although he is cited formally in a paper on special relativity written by Einstein the following year. In 1905 Einstein was the first to suggest that when a material body lost energy (either radiation or heat) of amount , its mass decreased by the amount Hermann Minkowski showed in 1907 that the theory of special relativity could be elegantly described using a four dimensional spacetime, which combines the dimension of time with the three dimensions of space. Einstein in 1920 returned to a concept of aether having no state of motion.
Эли Захар (1983)
Бірнеше мақаласында Эли Захар (1983, 2000) мен Питер Галисон Поанкаре мен Эйнштейннің кеңістік және уақыт тұжырымдарын қайта қарастыруға жасаған әрекеттерін салыстырды. Ол былай деп жазды: «Шын мәнінде, Эйнштейн салыстырмалылықты ашты ма? Поанкареде ол бұрыннан болған ба? Бұл ескі сұрақтар тым көнеріп, пайдасыз болып кетті». Мұның себебі, салыстырмалылықтың қай аспектісін маңызды деп есептеуге байланысты: эфирді жоққа шығару, Лоренц трансформациясы, кеңістік пен уақыттың мәнімен байланыс, тәжірибелік нәтижелерді болжау, немесе басқа да элементтер. Галисон үшін екі ойшылдың да уақытты синхрондау мәселесімен айналысқанын мойындау маңыздырақ, осылайша екеуі де бірмезгілділіктің жаңа амалдар арқылы анықталатын мағынасын жасады. Дегенмен, Поанкаре құрылымдық тәсілді ұстанды және Лоренцтің тұрақты эфирі мен «көрінетін» және «шынайы» уақыттар арасындағы ерекшеліктерді қабылдады, ал Эйнштейн эфирден бас тарды, сондықтан әртүрлі инерциялық жүйелердегі барлық уақыттар теңдей жарамды. Галисонның пікірінше, бұл Поанкаре консервативті болды дегенді білдірмейді, себебі Поанкаре Лоренцтің «жаңа механикасының» революциялық сипатына жиі сілтеме жасады.