Wie hat die spezielle Relativitätstheorie die Ansichten der Physiker über die beiden prominenten Gesetze der umgekehrten Quadrate (dh das Newtonsche Gravitationsgesetz und das Coulombsche Gesetz) verändert?

Auf Seite 107 in Hartle's Gravity -- An Introduction to Einstein's General Relativity sagt er Folgendes

Mit dem Erfolg der speziellen Relativitätstheorie wurde deutlich, dass die Newtonsche Gravitationstheorie, die fast 300 Jahre lang so erfolgreich auf die Mechanik des Sonnensystems angewendet worden war, nicht mehr exakt stimmen konnte. Die Newtonsche Gravitationswechselwirkung ist augenblicklich. Die Gravitationskraft F → 12 auf einer Masse M 1 zu einer Zeit T aufgrund einer zweiten Masse M 2 ist in der Größe gegeben durch

F 12 = G M 1 M 2 | R → 1 ( T ) − R → 2 ( T ) | 2
Wo R → 1 ( T ) Und R → 2 ( T ) sind die Positionen der Massen zum selben Zeitpunkt . Aber in der speziellen Relativitätstheorie ist der Begriff der Gleichzeitigkeit in verschiedenen Inertialsystemen unterschiedlich. Das Newtonsche Gravitationsgesetz könnte nur in einem Rahmen gelten und würde diesen Rahmen dann von allen anderen unterscheiden. Das Newtonsche Gravitationsgesetz widerspricht also dem Relativitätsprinzip.

Zwei Fragen:

  1. Haben die Physiker nach der Veröffentlichung der speziellen Relativitätstheorie sofort erkannt, dass die Newtonsche Mechanik falsch war? War das sozusagen ein "Sargnagel" oder war die Newtonsche Gravitation von vornherein schon verdächtig? Ich erinnere mich, dass ich gelesen habe, dass die Perihel-Präzession von Merkur lange bekannt war, bevor SR theoretisiert wurde. Ist Hartles Bericht also so, wie er sich historisch entwickelt hat, oder ist dies ein Beispiel für eine nachträgliche Verzerrung dessen, was passiert ist, weil wir jetzt so darüber denken?
  2. Haben die Physiker die gleiche Schlussfolgerung über das Coulombsche Gesetz gezogen? Wenn ja, durch was haben sie es ersetzt? Maxwellsche Gleichungen und das Lorentz-Kraftgesetz? Ist dies einer der Gründe, warum Maxwells Gleichungen so begehrt sind?
Die Lienard-Wichert-Lösungen der Maxwell-Gleichungen ( en.wikipedia.org/wiki/Li%C3%A9nard%E2%80%93Wiechert_potential ) stammen aus der Zeit vor SR, sodass bereits vor Einstein bekannt war, dass das Coulomb-Gesetz nicht universell ist.
Cool. Damit ist Frage 2 dann beantwortet.
Und zu Frage 1: "Der erste Versuch, eine endliche Gravitationsgeschwindigkeit mit Newtons Theorie zu kombinieren, wurde 1805 von Laplace unternommen." (Quelle: en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity )'
@PeterWebb - Und wenn Sie das vollständig lesen, werden Sie sehen, dass Laplaces Versuch fehlgeschlagen ist. Die Allgemeine Relativitätstheorie hat viel mehr zu bieten als die Ausbreitung von Gravitationswellen C .
Diese Frage könnte besser auf der Schwesterseite für Wissenschaftsgeschichte und Mathematik platziert werden.

Antworten (1)

Haben die Physiker nach der Veröffentlichung der speziellen Relativitätstheorie sofort erkannt, dass die Newtonsche Mechanik falsch war?

Natürlich nicht. Die Physiker erkannten nicht sofort, dass Einsteins Beschreibung des Elektromagnetismus (der zweite Teil seiner Arbeit über die spezielle Relativitätstheorie von 1905) richtig war, nachdem die spezielle Relativitätstheorie veröffentlicht wurde. Mir fällt keine einzige wissenschaftliche Theorie ein, die eine radikale Veränderung darstellte, die Wissenschaftler sofort erkennen ließ, dass ihre alten Denkweisen falsch waren. Max Planck zitierend: „Die Wissenschaft bringt eine Beerdigung nach der anderen voran.“

War das sozusagen ein "Sargnagel" oder war die Newtonsche Gravitation von vornherein schon verdächtig?

Newton selbst vermutete als erster seine Fernwirkungsformulierung für die Schwerkraft:

Diese Schwerkraft sollte der Materie angeboren, innewohnend und wesentlich sein, so dass ein Körper ohne Vermittlung durch irgendetwas anderes durch ein Vakuum aus der Ferne auf einen anderen einwirken kann, wodurch ihre Wirkung und Kraft von einem zum anderen übertragen werden kann , ist für mich eine so große Absurdität, dass ich glaube, dass kein Mensch, der in philosophischen Dingen ein kompetentes Denkvermögen hat, jemals darauf hereinfallen kann. Die Gravitation muss von einem Agenten verursacht werden, der ständig nach bestimmten Gesetzen handelt; aber ob dieser Agent materiell oder immateriell ist, habe ich der Betrachtung meiner Leser offen gelassen. (Newton in einem Brief an Richard Bentley)

Laplace arbeitete daran, der Newtonschen Gravitationsformel eine Übertragungsverzögerung hinzuzufügen. Es hat nicht funktioniert. Er stellte fest, dass eine solche Verzögerung gegenüber der Newtonschen Gravitation das Sonnensystem instabil machen würde, wenn die Übertragungsgeschwindigkeit nicht übermäßig hoch war, viele Millionen Mal höher als die Lichtgeschwindigkeit. Die Wissenschaft steckte weitere 100 Jahre in der Fernwirkung der Gravitation fest.

Haben die Physiker die gleiche Schlussfolgerung über das Coulombsche Gesetz gezogen? Wenn ja, durch was haben sie es ersetzt? Maxwellsche Gleichungen und das Lorentz-Kraftgesetz? Ist dies einer der Gründe, warum Maxwells Gleichungen so begehrt sind?

Die Maxwell-Gleichungen beinhalten das Gaußsche Gesetz, das verwendet werden kann, um das Coulombsche Gesetz als Spezialfall abzuleiten, bei dem zwei geladene Teilchen an Ort und Stelle gehalten werden. Das Lorentz-Gesetz datiert Maxwells Gleichungen um etwa 30 Jahre nach.

Die Auflösung der offensichtlichen Diskrepanz zwischen den Maxwellschen Gleichungen und der Newtonschen Mechanik, die durch das Michelson-Morley-Experiment noch verstärkt wurde, war eines der großen Probleme in der Physik des späten 19. Jahrhunderts. Poincaré und Lorentz verfolgten einen Ansatz, der versuchte, die Newtonsche Mechanik zu retten. Einstein verfolgte einen anderen Ansatz. Wir erinnern uns an diesen anderen Ansatz. Um auf die Antwort auf die erste Frage zurückzukommen: Eine Reihe von Physikern zu Einsteins Zeiten schätzten diesen anderen Ansatz nicht.

Wie hat die spezielle Relativitätstheorie die Ansichten der Physiker über die beiden prominenten Gesetze der umgekehrten Quadrate (dh das Newtonsche Gravitationsgesetz und das Coulombsche Gesetz) verändert?
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