Введение

Дебаты о приоритете в теории специальной относительности
спор об открытии специальной относительности
Альберт Эйнштейн представил теории специальной и общей относительности в публикациях, которые либо не содержали формальных ссылок на предыдущие работы, либо ссылались лишь на небольшое число предшественников за фундаментальные результаты, на которых он основывал свои теории, в частности, на работы Анри Пуанкаре и Хендрика Лоренца для специальной относительности, а также на работы Давида Гильберта, Карла Ф. Гаусса, Бернарда Римана и Эрнста Маха для общей относительности. Впоследствии выдвигались утверждения об обеих теориях, согласно которым они были сформулированы полностью или частично другими учеными до Эйнштейна. Суть спора заключается в том, в какой степени Эйнштейну и другим исследователям следует приписывать формулирование этих теорий, исходя из соображений приоритета. Различные ученые подвергли сомнению отдельные аспекты работ Эйнштейна, Пуанкаре и Лоренца, предшествовавшие публикации теорий в 1905 году. Вопросы, поднятые этими исследователями, включают степень знакомства Эйнштейна с работами Пуанкаре, знакомство Эйнштейна со статьей Лоренца 1904 года или ее обзором, а также то, насколько Эйнштейн следил за другими физиками того времени. Известно, что Эйнштейн был знаком со статьей Пуанкаре 1902 года [Poi02], но степень его знакомства с другими работами Пуанкаре в 1905 году неизвестна. Однако известно, что он был знаком с [Poi00] в 1906 году, поскольку он цитировал ее в [Ein06]. В статье Лоренца 1904 года [Lor04] содержались преобразования, носящие его имя, которые были опубликованы в Annalen der Physik. Некоторые авторы утверждают, что Эйнштейн работал в относительной изоляции и с ограниченным доступом к физической литературе в 1905 году. Однако другие с этим не согласны; личный друг Эйнштейна, Морис Соловина, признал, что он и Эйнштейн тщательно изучали книгу Пуанкаре 1902 года, что держало их "в напряжении неделями" [Rot06]. Также был поднят вопрос о том, внесла ли жена Эйнштейна, Милева Марич, вклад в его работу, но большинство исследователей этой темы считают, что нет существенных доказательств ее значительного вклада. Также первая жена Эйнштейна, Милева Марич, хотя ее вклад и не считается обоснованным, согласно мнению серьезных ученых. В своей "Истории теорий эфира и электричества" 1953 года Э. Т. Уиттакер утверждал, что теория относительности является творением Пуанкаре и Лоренца, приписывая работам Эйнштейна лишь незначительное значение. Однако большинство историков науки, таких как Джеральд Холтон, Артур И. Миллер, Абрахам Пайс, Джон Штахель или Оливье Дарриголь, придерживаются иных взглядов. Они признают, что Лоренц и Пуанкаре разработали математический аппарат специальной теории относительности, и многие ученые изначально говорили о "теории Лоренца — Эйнштейна". Но они утверждают, что именно Эйнштейн устранил классический эфир и продемонстрировал относительность пространства и времени. Они также утверждают, что Пуанкаре продемонстрировал относительность пространства и времени лишь в своих философских трудах, но в своих физических работах он сохранял эфир как привилегированную систему отсчета, которая принципиально необнаружима, и продолжал (как и Лоренц) различать "реальные" длины и времена, измеряемые наблюдателями, находящимися в состоянии покоя в эфире, и "кажущиеся" длины и времена, измеряемые наблюдателями, движущимися в эфире. В 1904 году он расширил этот принцип, заявив: "Принцип относительности, согласно которому законы физических явлений должны быть одинаковы для неподвижного наблюдателя и для наблюдателя, движущегося равномерно и прямолинейно, так что у нас нет и не может быть никаких средств для определения того, движемся ли мы в таком движении". Однако он также отметил, что мы не знаем, окажется ли этот принцип верным, но интересно определить, какие следствия он влечет за собой. В 1900 году ([Poi00]) Пуанкаре опубликовал статью, в которой утверждал, что излучение можно рассматривать как фиктивную жидкость с эквивалентной массой. Он вывел эту интерпретацию из "теории электронов" Лоренца, которая включала давление излучения Максвелла. Пуанкаре описал процедуру синхронизации часов, находящихся в состоянии покоя относительно друг друга, в [Poi00] и снова в [Poi04]. Таким образом, два события, одновременные в одной системе отсчета, не являются одновременными в другой системе отсчета. Это очень похоже на то, что позже предложил Эйнштейн. Однако Пуанкаре различал "локальное" или "кажущееся" время движущихся часов и "истинное" время покоящихся часов в эфире. В [Poi02] он предположил, что "несомненно, когда-нибудь эфир будет отброшен как бесполезный". Статья Лоренца [Lor04], содержащая преобразования, носящие его имя, появилась в 1904 году. Альберт Эйнштейн в [Ein05c] вывел уравнения Лоренца, используя принцип постоянства скорости света и принцип относительности. Он первым заявил, что эти принципы (вместе с некоторыми другими базовыми предположениями об однородности и изотропии пространства, обычно принимаемыми теоретиками) достаточны для вывода теории — см. Постулаты специальной теории относительности. Он сказал: "Введение светоносного эфира окажется излишним, поскольку развиваемый здесь подход не требует абсолютно неподвижного пространства с особыми свойствами и не приписывает вектор скорости точке пустого пространства, в котором происходят электромагнитные процессы". * В работе Эйнштейна по электродинамике [Ein05c] нет формальных ссылок на другие работы. Однако в §9, части II, упоминается, что результаты, представленные в статье, согласуются с электродинамикой Лоренца. Пуанкаре не упоминается в этой статье, хотя он цитируется формально в статье Эйнштейна о специальной относительности, написанной в следующем году. В 1905 году Эйнштейн первым предположил, что при потере материальным телом энергии (в виде излучения или тепла) в количестве ΔE его масса уменьшается на это же количество. Герман Минковский в 1907 году показал, что теорию специальной относительности можно элегантно описать, используя четырехмерное пространство-время, объединяющее измерение времени с тремя измерениями пространства. В 1920 году Эйнштейн вернулся к концепции эфира, не имеющего состояния движения.

Элий Захар (1983)

В нескольких статьях Эли Захар (1983, 2000) и Питер Галисон сравнили подходы Пуанкаре и Эйнштейна к переформулированию концепций пространства и времени. Он писал: «Действительно ли Эйнштейн открыл теорию относительности? Или она уже была у Пуанкаре? Эти старые вопросы стали столь же утомительными, сколь и бесплодными». Это связано с тем, что ответ зависит от того, какие аспекты теории относительности считаются ключевыми: отказ от эфира, преобразования Лоренца, связь с природой пространства и времени, предсказания экспериментальных результатов или что-то другое. Для Галисона важнее признать, что оба мыслителя были обеспокоены проблемами синхронизации часов и, таким образом, оба разработали новое операциональное определение одновременности. Однако, если Пуанкаре придерживался конструктивного подхода и сохранял концепции стационарного эфира Лоренца и различия между «видимыми» и «истинными» временами, то Эйнштейн отказался от эфира и, следовательно, все времена в различных инерциальных системах отсчета равноправны. Галисон утверждал, что это не означает консерватизм Пуанкаре, поскольку он часто намекал на революционный характер «новой механики» Лоренца.