¿Cómo cambió la relatividad especial las opiniones de los físicos sobre las dos leyes prominentes del inverso del cuadrado (es decir, la gravedad de Newton y la ley de Coulomb)?

En la página 107 de Hartle's Gravity - Una introducción a la relatividad general de Einstein , dice lo siguiente

Con el éxito de la relatividad especial se hizo evidente que la teoría newtoniana de la gravedad, que se había aplicado con tanto éxito a la mecánica del sistema solar durante casi 300 años, ya no podía ser exactamente correcta. La interacción gravitatoria newtoniana es instantánea. la fuerza gravitatoria F → 12 en una masa metro 1 a la vez t debido a una segunda masa metro 2 está dada en magnitud por

F 12 = GRAMO metro 1 metro 2 | r → 1 ( t ) − r → 2 ( t ) | 2
dónde r → 1 ( t ) y r → 2 ( t ) son las posiciones de las masas en el mismo instante de tiempo . Pero en la relatividad especial la noción de simultaneidad es diferente en diferentes marcos inerciales. La ley newtoniana de la gravedad podría ser verdadera solo en un marco, y luego distinguiría ese marco de todos los demás. La ley newtoniana de la gravedad es, por tanto, incompatible con el principio de la relatividad.

Dos preguntas:

  1. ¿Se dieron cuenta los físicos inmediatamente de que la mecánica newtoniana era incorrecta después de que se publicara la relatividad especial? ¿Fue esto como un "clavo en el ataúd", por así decirlo, o la gravedad newtoniana ya era sospechosa para empezar? Recuerdo haber leído que la precesión del perihelio de Mercurio se conocía mucho antes de que se teorizara la RS. Entonces, ¿es el relato de Hartle la forma en que se desarrolló históricamente o es este un ejemplo de distorsión posterior a los hechos de lo que sucedió porque así es como lo pensamos ahora?
  2. ¿Llegaron los físicos a la misma conclusión sobre la ley de Coulomb? Si es así, ¿con qué lo reemplazaron? ¿Las ecuaciones de Maxwell y la ley de fuerza de Lorentz? ¿Es esto parte de por qué las ecuaciones de Maxwell son tan codiciadas?
Las soluciones de Lienard-Wichert de las ecuaciones de Maxwell ( en.wikipedia.org/wiki/Li%C3%A9nard%E2%80%93Wiechert_potential ) son anteriores a SR, por lo que ya antes de Einstein se sabía que la ley de Coulomb no es universal.
Fresco. Así que eso responde a la pregunta 2 entonces.
Y para la pregunta 1, "Laplace hizo el primer intento de combinar una velocidad gravitatoria finita con la teoría de Newton en 1805". (Fuente: en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity )
@PeterWebb: y si lo lee en su totalidad, verá que el intento de Laplace falló. Hay mucho más en la relatividad general que las ondas gravitatorias que viajan a C .
Esta pregunta podría ubicarse mejor en el sitio hermano de Historia de la ciencia y las matemáticas .

Respuestas (1)

¿Se dieron cuenta los físicos inmediatamente de que la mecánica newtoniana era incorrecta después de que se publicara la relatividad especial?

Por supuesto que no. Los físicos no se dieron cuenta inmediatamente de que la descripción del electromagnetismo de Einstein (la segunda parte de su artículo de 1905 sobre la relatividad especial) era correcta después de que se publicara la relatividad especial. No puedo pensar en una sola teoría científica que represente un cambio radical que hizo que los científicos se dieran cuenta inmediatamente de que sus viejas formas de pensar eran incorrectas. Citando a Max Planck, "La ciencia avanza un funeral a la vez".

¿Fue esto como un "clavo en el ataúd", por así decirlo, o la gravedad newtoniana ya era sospechosa para empezar?

El propio Newton fue el primero en sospechar su acción a distancia formulación de la gravedad:

Que la gravedad debe ser innata, inherente y esencial a la materia, de modo que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia a través del vacío, sin la mediación de nada más, por y a través del cual su acción y fuerza puedan transmitirse de uno a otro. , es para mí un absurdo tan grande que creo que ningún hombre que tenga en asuntos filosóficos una facultad competente de pensar puede caer en él. La gravedad debe ser causada por un agente que actúa constantemente de acuerdo con ciertas leyes; pero si este agente es material o inmaterial, lo he dejado abierto a la consideración de mis lectores. (Newton en una carta a Richard Bentley)

Laplace trabajó para agregar un retraso de transmisión a la fórmula de gravitación de Newton. No funcionó. Encontró que a menos que la velocidad de transmisión fuera extremadamente rápida, muchos millones de veces la velocidad de la luz, tal retraso en la gravedad newtoniana haría que el sistema solar fuera inestable. La ciencia se quedó atrapada en la acción a distancia durante otros 100 años.

¿Llegaron los físicos a la misma conclusión sobre la ley de Coulomb? Si es así, ¿con qué lo reemplazaron? ¿Las ecuaciones de Maxwell y la ley de fuerza de Lorentz? ¿Es esto parte de por qué las ecuaciones de Maxwell son tan codiciadas?

Las ecuaciones de Maxwell incluyen la ley de Gauss, que se puede usar para derivar la ley de Coulomb como un caso especial en el que dos partículas cargadas se mantienen en su lugar. La ley de Lorentz es posterior a las ecuaciones de Maxwell en unos 30 años.

Resolver la aparente discrepancia entre las ecuaciones de Maxwell y la mecánica newtoniana, agravada por el experimento de Michelson-Morley, fue uno de los grandes problemas de la física a finales del siglo XIX. Poincaré y Lorentz adoptaron un enfoque que intentaba rescatar la mecánica newtoniana. Einstein tomó un enfoque diferente. Recordamos ese enfoque diferente. Volviendo a la respuesta a la primera pregunta, varios físicos de la época de Einstein no apreciaron ese enfoque diferente.

¿Cómo cambió la relatividad especial las opiniones de los físicos sobre las dos leyes prominentes del inverso del cuadrado (es decir, la gravedad de Newton y la ley de Coulomb)?
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