¿Podemos deducir el principio de relatividad a partir de algunos principios más básicos?

Estaba leyendo "Relatividad" de Albert Einstein. En el capítulo 5 página 14, está escrito que

Si K es un sistema de coordenadas de Galileo, entonces cualquier otro sistema de coordenadas K' es un sistema de coordenadas de Galileo, cuando, en relación con K, está en una condición de movimiento de traslación uniforme. Con respecto a K', las leyes mecánicas de Galilei-Newton se cumplen exactamente igual que con respecto a K.

Avanzamos un paso más en nuestra generación cuando expresamos el principio de la siguiente manera: si, en relación con K, K' es un sistema de coordenadas que se mueve uniformemente sin rotación, entonces los fenómenos naturales siguen su curso con respecto a K' de acuerdo exactamente con las mismas leyes generales que con respecto a K. Este enunciado se denomina principio de relatividad (en sentido restringido).

Esta generalización no es obvia, bueno... Al menos para mí. ¿Hay algunos principios subyacentes que se utilizan para derivar o deducir este principio? además, ¿cómo se puede hacer tal generalización (no es tan simple ... ¿lo es?)?

Si hay (son) principios más básicos de los que se puede deducir el 'principio' de la relatividad, ¿sería (el principio de la relatividad) un principio de hecho?
@AlfredCentauri Según tengo entendido, históricamente hay un ejemplo de una idea teórica que se consideró un principio por derecho propio, que luego se reconoció como consecuencia de un fenómeno más profundo. El concepto termodinámico de entropía fue reemplazado por la descripción de los fenómenos térmicos en términos de mecánica estadística. El hecho de que los físicos hayan decidido en algún momento referirse al concepto de relatividad como 'principio de la relatividad' no excluye la posibilidad de que, desconocido para los físicos, exista un concepto más profundo.
Esto depende de lo que entiendas por "básico". Ciertamente hay otras axiomatizaciones además de los axiomas de 1905 de Einstein, por ejemplo, arxiv.org/abs/physics/0302045 .

Respuestas (2)

A mi entender, para formular la física relativista de 1905 hay que hacer la suposición que hizo Einstein en 1905.

Esa suposición es la generalización que mencionas. Y sí, es muy poco obvio.

Existe la clase de equivalencia de sistemas de coordenadas con la propiedad de que para todos los miembros de esa clase de equivalencia las leyes de movimiento de Newton son válidas.

La generalización de Einstein de 1905:
No solo las leyes de movimiento de Newton se mantendrán bien: esa clase de equivalencia es una clase de equivalencia para todas las leyes de la física.

(Bueno, en 1905 el único otro conjunto de leyes del movimiento era la teoría de la propagación de la radiación electromagnética: las ecuaciones de Maxwell).

Einstein procedió a demostrar que la aparente autocontradición no ocurre si se acepta lo siguiente: los miembros de la clase de equivalencia se relacionan entre sí mediante la transformación de Lorentz, no mediante la transformación de Galileo.

La cuestión es que el cambio a la física relativista no es una nueva suposición única, es un conjunto coordinado de nuevas suposiciones. Para transitar tienes que aceptar el conjunto de supuestos como un todo, y a medida que te familiarizas con ellos percibes que no surge ninguna autocontradicción.

Así que no importa cómo lo enfoques, a primera vista no será muy obvio.

El razonamiento básico es que los sistemas de coordenadas son solo artefactos de la mente humana, por lo que las leyes físicas deberían exhibir la misma forma independientemente de las coordenadas elegidas.

SR (relatividad especial) extendió el principio de Galileo de la mecánica a todas las demás leyes físicas (excluyendo la gravedad/sistemas acelerados).

Junto con la invariancia de la velocidad de la luz (segundo principio de SR), más supuestos sobre la homogeneidad e isotropía del vacío, que permitieron elaborar la transformación de Lorentz.