Sospecho que Newton te aplastaría como un insecto.
No es que Newton tenga problemas para seguir cómo surge la teoría de Einstein de sus dos postulados (el postulado de la relatividad y el postulado de la luz). Creo que haría esto bien. Sería un desafío para él, porque el razonamiento apela a conceptos y matemáticas que estaban a la vanguardia, o incluso antes de su día, pero Newton era muy, muy inteligente. Lo conseguiría.
El problema es que Newton simplemente se negaría a aceptar estos dos postulados.
Se negaría, porque aceptarlos significaría desmantelar los cimientos de casi todo en lo que él creía. No solo sus creencias sobre la física del mundo, sino también sus creencias teológicas. Y tenemos evidencia de cuán bien había pensado en esas posiciones y cuán apasionadamente las defendió. Esta evidencia proviene de los argumentos que tuvo con aquellos que intentaron convencerlo de las alternativas, especialmente los argumentos con Leibniz (Newton estaba detrás de muchas de las cartas en la famosa correspondencia Leibniz-Clarke) y también sus intercambios de cartas con corresponsales teológicos. Más tarde en su carrera.
- ¿Qué pasaría si el mundo se volviera negro por 10 segundos?
- Si hubiera una cápsula de hábitat en la luna llena de árboles, ¿qué pasaría con los árboles si se expulsara todo el aire y se quitara la protección del sol?
- ¿Cómo sería diferente el mundo si nunca hubieras nacido?
- ¿Qué sucederá si 1.6 millones de indios que viven en el extranjero se ven obligados a regresar a la India? ¿Veremos un ascenso o una caída de la India?
- Si se inventara repentinamente una unidad warp, ¿qué pasaría?
Nuestro problema fundamental es que para motivar la relatividad especial necesita:
- Evidencia de la constancia de la velocidad finita de la luz, independientemente del marco de referencia inercial.
- Evidencia de que todas las leyes físicas conservan su forma independiente del marco inercial.
Y estarás discutiendo por una posición en la que:
- El espacio y el tiempo son medidas relativas, y su magnitud depende del movimiento del observador.
En contraste, Newton creía que:
- La luz era un fenómeno corpuscular (es decir, hecho de una corriente de partículas) con una velocidad que aún no se había medido.
- Que si bien sus leyes mecánicas eran invariables independientemente del marco inercial (como lo demostró en el General Scholium ) no había razón para creer que otras leyes físicas (por ejemplo, de electricidad o magnetismo) seguirían este patrón, de hecho habría esperado que Ellos no lo harian.
Y creía fundamentalmente que:
- El espacio y el tiempo son absolutos, y “fluyen de manera uniforme, sin referencia a nada externo”, y esta posición estaba ligada a sus creencias religiosas, en el sentido de que creía que el espacio y el tiempo absolutos juntos formaban el “sensorium de Dios”.
Esta es una gran distancia al puente, y estás discutiendo con alguien que, según la mayoría de las estimaciones, se encuentra entre los más inteligentes que haya existido.
Trago.
Intentemos.
OKAY. Lo primero que tenemos que hacer es convencer a Newton de que la luz tiene una velocidad finita. Esto no debería ser demasiado difícil. Solo tenemos que hacer que Olaus Roemer comparta sus observaciones de los satélites de Júpiter con Newton, que lo estudie por un tiempo, y debería estar convencido.
Como resultado, ahora creerá que la luz viaja a una velocidad finita, pero también sostendrá que es un fenómeno corpuscular (los números de Roemer le darán un número que es demasiado lento en un 30% más o menos, pero esto no es así). importa demasiado). Ciertamente aún no creerá que tenga una velocidad constante, independientemente del marco de referencia.
Podemos llevarlo a las olas. Luchará ferozmente por la vista corpuscular (como lo hizo en su Opticks ), pero no hay forma de moverse por el lugar de Poisson, que surge como resultado de la interferencia de las olas. El experimento clásico sería difícil (aunque debería ser posible con un aparato disponible en la época de Newton, si se hace con suficiente cuidado).
(Crédito de la imagen: Thomas Treisinger)
Además, irónicamente, puede producir ese punto desenfocando masivamente un tipo particular de telescopio: ¡el que Newton mismo inventó! El espejo secundario de un telescopio newtoniano forma la sombra circular y la fuente de luz puntual proviene de una estrella distante. La ironía probablemente no divertiría mucho a Newton, pero de todos modos sería una demostración satisfactoria.
De cualquier manera que produzca uno, realmente no hay forma de explicar un lugar de Poisson con corpúsculos. Entonces, después de muchas discusiones, podríamos lograr que Newton acepte que la luz es un fenómeno de onda.
Pero aún no hemos llegado allí, y para discutir desde la naturaleza ondulatoria de la luz hasta la constancia de la velocidad de la luz, necesitamos introducir a Newton en las ecuaciones de Maxwell. Esto realmente estaría probando a Newton hasta su límite matemático, y hacerlo correctamente implicaría reproducir un conjunto completo de experimentos de inducción magnética y eléctrica un par de cientos de años antes de que realmente se realizaran, de alguna manera arrancando la tecnología del siglo XVII para hacerlo.
No estoy seguro de que esto sea posible. Ciertamente tomaría un tiempo. Pero digamos que lo llevas allí.
Ahora, Newton diría de inmediato que la constancia de la velocidad de la luz que se cuece en las ecuaciones de Maxwell como [matemáticas] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_ {0} \ epsilon_ {0}}} [/ matemáticas ] muestra que su espacio absoluto existe. Y aún más: que este marco de espacio absoluto se puede detectar experimentalmente .
De hecho, Newton estaría aturdido en este punto. Señalaría a su general Scholium y su declaración de que toda su Principia Mathematica fue escrita para distinguir claramente el movimiento absoluto del relativo. Y consideraría que si bien este tipo que acababa de llegar a su puerta estaba siendo un poco molesto, le había dado la clave para hacerlo. Para las ecuaciones de Maxwell, defina un marco privilegiado: el marco en el que la luz se mueve en [math] c [/ math]. Es decir, Newton se convertiría instantáneamente en un comprometido teórico del éter.
¿Cómo moverlo desde aquí? Podríamos impulsar los principios de Einstein tanto como quisiéramos, y decir que era nuestra “intuición física” que las ecuaciones de Maxwell deberían estar sujetas al principio de relatividad de la misma manera que las leyes del movimiento de Newton. Pero Newton nos diría que nos llenáramos. ¿Por qué debería aceptar eso? Acaba de encontrar lo que vería como un santo grial: evidencia de su espacio absoluto: este objeto semidivino que había postulado literalmente como el sensorium de Dios.
La única salida de este impasse es el experimento, y no creo que la tecnología de mediados del siglo XVII ofrezca ninguna forma de medir la velocidad de la luz con la precisión que necesita para reproducir los resultados de Michaelson y Morley. Las mediciones de Roemer de Júpiter tuvieron un error de alrededor del 30%, y los experimentos basados en la tierra de Fizeau cien años después todavía estaban dando errores del 5% o más. Nada lo suficientemente bueno. Simplemente nos faltan ciento cincuenta años de avances ópticos.
Entonces, ¿qué pasaría si le afirmáramos a Newton que el experimento saldría de esta manera? Newton cavaría los talones, y no lo dejaría pasar por alto para llegar a un argumento asesino que hundiría todo nuestro plan.
Newton: Si tienes razón, y las cosas salen así, entonces tu teoría prohíbe que cualquier influencia causal viaje más rápido que la luz, ¿correcto?
Tú: correcto.
Newton: Entonces, ¿qué pasa con mi gravitación? Actúa a distancia. Entonces, ¿un movimiento de un cuerpo en la tierra no tendría un pequeño efecto en uno ubicado en Júpiter? ¿A qué velocidad influye esto en el viaje?
Tú: a la velocidad de la luz.
Newton: ¡ Ah, entonces te tengo a ti! De acuerdo con estos cálculos que eliminé justo antes de la cena, la gravitación no puede viajar a una velocidad tan lenta. Porque una fuerza central transmitida a la velocidad de la luz conduciría a órbitas en descomposición: ¡el sistema solar sería inestable!
Tu: Ah, si. Eso es verdad. En mi mundo, Laplace lo demostró en 1805. Bien hecho por vencerlo por más de cien años.
Newton: Entonces, ¿qué dices? ¡Tu teoría es inconsistente con la observación!
Tu: Ah, si. Bien, Sir Isaac … déjeme sentarme y contarle sobre la Relatividad General … Esto … tomará un tiempo …