¿Se puede derivar la relatividad general de la física clásica sin hacer referencia a resultados experimentales inexplicables, dado el beneficio de la visión retrospectiva 20/20?

Answer 1

¿Se puede derivar la relatividad general de la física clásica sin hacer referencia a resultados experimentales inexplicables, dado el beneficio de la visión retrospectiva 20/20?

De hecho, esto fue exactamente cómo se desarrolló la relatividad general, es decir, sin ninguna aportación experimental.

La teoría general de la relatividad de Einstein se derivó completamente del principio de equivalencia, originalmente (1907) expresado como “un hombre que cae no siente gravedad”, sin ninguna aportación experimental. Con información matemática y geométrica vital de su compañero de clase, Marcel Grossmann, Einstein formuló las ecuaciones (que ahora llamamos ecuaciones de campo de Einstein) en términos de campos tensoriales. Hilbert (matemático) también llegó a las mismas ecuaciones sin aportaciones experimentales. Einstein en el tiempo, pero Einstein recibe el crédito ya que estaban en correspondencia (y Hilbert no tuvo ningún problema con eso). La teoría de Einstein (1915) fue una teoría de la gravedad que describía cómo se comportaba la materia clásica (sin espinas) bajo la influencia de la gravedad, que también se puede ver como una teoría sobre cómo la materia dobla el espacio-tiempo y luego lo que importan los efectos de la geometría.

En 1922, Elle Cartan publicó una teoría de seguimiento, la teoría de Einstein-Cartan, con desarrollos posteriores de Hermann Weyl y Einstein, que describen el efecto de la gravedad en las partículas de espín (espinores). (La teoría fue desarrollada en la década de 1960 por Kibble, Sciama). Esto tampoco tuvo una aportación experimental, de hecho, está pendiente de confirmación experimental hoy, y se basó en la idea de que deberíamos recuperar la relatividad especial a pequeña escala, pero que siempre tenemos la opción de marcos locales para elegir hacer esto, algo que llamamos covarianza local de lorentz. En lugar de tensores, estas ecuaciones se escribieron en términos de tétradas o vierbeins, que reproducen las ecuaciones de campo originales de Einstein y producen una nueva conexión de espín o una corriente de tensor de torsión.

Answer 2

Bueno, GR esencialmente se derivó de la física clásica y de la fuerte intuición de Einstein de que la ley física debería aplicarse en los marcos de referencia acelerados (la Relatividad Especial solo se aplica en los marcos inerciales). El GR comenzó como el intento de Einstein de generalizar las percepciones de la relatividad especial (que fue esencialmente una reconciliación de la relatividad galileana con el electromagnetismo) a los marcos acelerados. Solo se convirtió en una teoría de la gravedad a través del “Principio de Equivalencia” de Einstein (la fuente de aceleración es irrelevante: cualquier experimento realizado en una sala cerrada en un cohete que acelera a 1 g debería producir resultados idénticos al mismo experimento realizado en una sala cerrada en la superficie de la tierra). Y fue solo después de que Einstein hubiera derivado completamente la teoría que se dio cuenta de que predecía la precesión de la órbita de Mercurio, un descubrimiento que lo dejó “muy contento”. Esta fue la única observación existente que explicó GR; también predijo el famoso lente gravitacional, observado por Eddington en 1919.

Entonces, GR no fue motivado en absoluto por el experimento, simplemente por un fuerte deseo de consistencia y uniformidad en la ley física. Y fue inmediatamente aceptado por los físicos, incluso con escasa evidencia observacional, debido a su belleza y simplicidad. Esta no es la última vez que ocurre en física. Bekenstein propuso por primera vez la radiación “Hawking” de los agujeros negros, y su argumento era simplemente preservar la Segunda Ley de la termodinámica …