Relatividad galileana y electrodinámica

Considera lo siguiente:

Por un lado, el principio de relatividad, de Galileo, (totalmente aplicado a la mecánica newtoniana) dice:

No existe ningún experimento mecánico que pueda realizar para medir la diferencia entre marcos de referencia inerciales.

Por otro lado, las ecuaciones de Maxwell (o las leyes de la electrodinámica; leyes del movimiento) bajo el principio de relatividad, de Galileo, arrojan una no equivalencia de marcos de referencia inerciales.

Mi pregunta es: De las ecuaciones de Maxwell obtenemos una onda electromagnética. Al preguntar en qué marco de referencia la onda tiene la velocidad de C entonces nos damos cuenta de que el éter es esta referencia. Todos sabemos que esto está mal hoy en día, pero, desde la perspectiva de un físico del siglo XIX, cuando tratamos de medir la velocidad de C en un marco en movimiento (con respecto al marco del éter) con el principio de relatividad de Galileo, entonces nos damos cuenta de que la velocidad C es diferente, di: C = v s + C (*)

¿Es esta fórmula C = v s + C otra forma de verificar que las ecuaciones de Maxwell son diferentes en marcos diferentes? (**)

(*) dónde C es la velocidad de la luz con respecto al resto del marco de referencia con respecto al éter, v s es una velocidad de un marco en movimiento S con respecto al éter y C es la velocidad de la luz con respecto al marco de referencia S.

(**) y entonces no hay equivalencia de marcos inerciales para electromagnetismo; y luego la física es diferente en una referencia en reposo con respecto al éter comparada con una en movimiento, también con respecto al éter; y luego hay un marco "absoluto" donde se mantienen las ecuaciones de Maxwell: el marco del éter; y luego existe un tipo de experimento que podría medir el movimiento absoluto; y luego esto contradice el principio de relatividad para el electromagnetismo.

Respuestas (2)

En primer lugar, los espaciotiempos galileano y newtoniano no son completamente iguales. El espacio-tiempo galileano es una tupla ( R 4 , t a b , h a b , ) (ver intervalo de espacio-tiempo galileano? ) mientras que el espacio-tiempo newtoniano es una tupla ( R 4 , t a b , h a b , , λ a ) dónde λ a es un campo que agrega el marco preferido de descanso:

λ a = ( t ) a

En otras palabras, el enfoque de Galileo es la relatividad, que (con la transformación de Galileo) es incompatible con las ecuaciones de Maxwell, mientras que Newton agrega el marco de reposo, que puede verse como el marco del éter. Este enfoque permite agregar electromagnetismo a la mecánica rompiendo el principio de relatividad del electromagnetismo.

Sus conclusiones de que las ecuaciones de Maxwell no son invariantes bajo la transformación de Galileo son correctas y bien conocidas. La idea del marco de reposo preferido del éter fue descartada por el experimento de Michelson-Morley.que establecía la independencia de la velocidad de la luz del marco de referencia. Lorentz ha demostrado que cambiar la transformación de coordenadas de Galileo a la que Poincaré luego nombró en honor a Lorentz, introduciría la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud en el éter y haría que la velocidad de la luz fuera independiente del marco. En otras palabras, el éter se volvió indetectable. A su vez, Einstein ha señalado que la transformación de Lorentz se puede ver con respecto al propio espacio-tiempo y ya no se requiere la existencia del éter indetectable. Por fin la mecánica y el electromagnetismo se unieron bajo el mismo principio de relatividad.

Es como el sonido. La velocidad del sonido C se calcula en relación con el marco de referencia del aire. Si el aire se mueve con velocidad v en otro marco, entonces la velocidad del sonido es, en cierto modo, C + v . Y sin embargo no dices: ¡las leyes de la física son diferentes en estos marcos de referencia! ¡Hagamos un experimento para detectar el movimiento absoluto! Porque este "movimiento absoluto" será relativo al aire. Es lo que llamamos un marco de referencia preferido .

Y por supuesto, el físico del siglo XIX sabe muy bien del sonido, o sea, de las ondas en general. Todo es relativo cuando los medios no se mueven. Lo mismo sucede con el electromagnetismo: suponiendo que la teoría del éter sea correcta (no lo es), entonces su "movimiento absoluto" será relativo al éter. Entonces, es relativo de todos modos. Entonces, simplemente detectaría el movimiento relativo con respecto al éter, como puede detectar el movimiento relativo con respecto al aire (viento).

Sí, no decimos que la física es diferente estudiando ondas como el sonido (aunque son covariantes bajo transformaciones galileanas). Porque la teoría que lo sustenta es la teoría de Newton. Pero no es el caso del electromagnetismo. Entonces, las ecuaciones de Maxwell son diferentes). Y por las ecuaciones de Maxwell tenemos que c es la velocidad de la luz, por lo que usando la relatividad galileana nos damos cuenta de que el único marco de referencia que produce c es el marco de referencia del éter, lo que contradice el principio de relatividad.