Критика теорії відносності висловлювалася особливо в роки після її публікації на науковому, філософському, псевдонауковому та ідеологічному рівнях. Причинами критики були власні альтернативні теорії, суперечності існуючим теоріям, відмова від абстрактного математичного методу, передбачувані помилки в теорії. Сьогодні є критики теорії відносності, які також відомі як антирелятивісти. Їхні погляди не сприймаються серйозно в науковому співтоваристві і є формою заперечення науки, оскільки теорія відносності класифікується як вільна від суперечностей і існує безліч експериментальних підтверджень.
Примітка: Ця стаття передбачає базове розуміння теорії відносності. Для історичної інформації див. Історію спеціальної теорії відносності.
Спеціальна теорія відносності
Принцип відносності проти електромагнітного світогляду Особливо завдяки працям Джозефа Лармора (1897) та Вільгельма Віна (1900), широко поширювалася думка, що всі сили в природі мають електромагнітне походження. Однак виявилося, що ця модель була несумісна з припущенням, згаданим Анрі Пуанкаре (1902) як принцип відносності, згідно з яким «абсолютний» рух спостерігача щодо ефіру («ефірний вітер») повинен бути не виявленим. З цієї причини Хендрік Антун Лоренц (1904) створив модель, яка значною мірою відповідала принципу відносності, відповідала експериментам Кауфмана і базувалася на сплячому ефірі. На відміну від теорії Абрагама, тут електрон підлягає укороченню у напрямку руху (скорочення Лоренца), а часові координати залежать від їх відповідного місцезнаходження (місцевого часу). Обидва ефекти містяться у так званому перетворенні Лоренца.
Однак Авраам (1904) заперечив, що при скороченні Лоренца для забезпечення стабільності електронів потрібні неелектромагнітні сили, що було неприйнятно для представників електромагнітного світогляду. Авраам помилково сумнівався, що така модель, яка підкоряється принципу відносності, може бути навіть сформульована без суперечностей. Пуанкаре (1905), проте, зміг показати, що був дуже сумісним з принципом відносності та модифікованою теорією Лоренца. Пуанкаре дотримувався думки, що маса має виключно електромагнітне походження, але він формально визначив неелектромагнітний потенціал (так звані «напруги Пуанкаре»), який піддається перетворенням Лоренца і гарантував стабільність електронів. Отже, електромагнітний світогляд відмовився на користь принципу відносності. Цей розвиток також відповідав спеціальній теорії відносності, розробленій Альбертом Ейнштейном у 1905 році, у якій перетворення Лоренца походять від двох постулатів, а саме принципу відносності та постійності світла.
Експериментальні «спростування» Альберт Ейнштейн у вересні 1905 р. Опублікував Спеціальну теорію відносності (СТО), яка базувалася на принципово новій концепції принципу відносності, згідно з якою ефір не існує, а простір і час відносні. Що стосується експериментальних передбачень, то ця теорія була еквівалентна ефірній теорії Лоренца і Пуанкаре. Кауфман дуже рішуче висловився проти теорій Лоренца та Ейнштейна. Він зробив висновок про спростування основного припущення «Лоренца-Ейнштейна», а саме принципу відносності. Лоренц у відповідь сказав, що він «в кінці свого життя», в той час як Ейнштейн поки що не коментував результати. Однак інші стали детально критикувати результати. Макс Планк (1906) вказав на невідповідність теоретичної інтерпретації даних.
Бюхерер (1908) здійснив нові експерименти й дійшов висновку, що він підтвердив «принцип відносності Лоренца — Ейнштейна», який Лоренц, Пуанкаре та Ейнштейн зареєстрували з полегшенням і задоволенням. Але і тут виник сумнів щодо методу (особливо у Бестельмаєра). Подальші експерименти Хупки (1910), Неймана (1914) та інших, здавалося, розвіяли ці сумніви щодо експериментальних результатів. Однак пізніші розслідування (1938) показали, що виконання експериментів Кауфмана-Бушерера-Неймана було недостатнім з сучасної точки зору, і лише в 1940 р. останні сумніви у правильності формули Лоренца — Ейнштейна було розвіяно відповідними експериментами. (Однак ця проблема торкнулася лише цього типу експериментів). У дослідженнях теорії спектрів мінливість маси за формулою Лоренца — Ейнштейна може бути дуже точно підтверджена ще в 1917 році. А в сучасних прискорювачах частинок релятивістські прогнози щодо енергії та маси частинок, що швидко рухаються, вже звична)Pauli (1921)Miller (1981)Staley (2009)Planck (1906b)Bucherer (1908)Einstein (1905)Kaufmann (1906).
Потім були обговорені експерименти Дейтона К. Міллера. Це було відомо тим, що він здійснив серію повторень експерименту Майкельсона — Морлі разом з Едвардом В. Морлі з 1902 по 1906 рік, що підтвердило негативний результат оригінального експерименту в межах точності вимірювань. Однак у 1921—1926 рр. Міллер проводив експерименти, які, очевидно, дали позитивні результати і, отже, спростували спеціальну теорію відносності або довели існування ефіру в якійсь формі. Експерименти Міллера викликали неабиякий ажіотаж, але в професійному світі їх сприймали не дуже серйозно. Жартівливий коментар Б. Ейнштейна («Бог розумний, але він не злий»). І Ейнштейн, і пізніше Шенкланд критикували, що Міллер недостатньо враховував вплив температури. І в більш сучасному аналізі Робертса вказується, що Міллер допустив значні помилки в оцінці даних.Swenson (1970)Roberts (2006)Miller (1933)
Ще одним запереченням проти теорії відносності було питання про те, чи можна боротися з прискореннями в рамках спеціальної теорії відносності, або як це можна узгодити з концепцією твердого тіла. Макс Борн (1909) розробив модель, в якій враховувався прискорений рух твердих тіл. Це призвело до парадокса, на який вказав Пол Еренфест: Внаслідок скорочення Лоренца круг твердого тіла, що обертається (диска) зменшиться, а радіус залишиться незмінним (парадокс Еренфеста). Макс фон Лауе (1911) показав, однак, що через скінченність поширення сигналу в тілах жорстке тіло неможливе в спеціальній теорії відносності. Іншими словами, якщо тіло обертати, відповідні деформації відбудуться негайноBorn (1909)Laue (1911)Ehrenfest (1909).
Іншим прикладом був ефект Саньяку. Тут два сигнали надсилаються в протилежних напрямках, а потім повертаються знову. Якщо розташування встановлено в обертанні, смуги перешкод зміщуються. Жорж Саньяк (1913), як вважають, довів існування світлового ефіру. Однак до цього (1911) Лауе міг дати теорію цього експерименту в рамках спеціальної теорії відносності - Відповідні пояснення спеціальної та загальної теорії відносності дав згодом Пол Ланжевен (1921, 1937). Для спостерігача, що не рухається, результат є природним наслідком незалежності швидкості світла від руху джерела. Для спостерігача, що рухається, це результат прискорення під час обертання, як це також відбувається в класичній механіці, напр. Маятник Фуко. Це пов'язано з тим, що в прискорених системах відліку годинники втрачають свою синхронізацію і виміряна швидкість світла вже не є постійною.Laue (1921a)Langevin (1921)Sagnac (1913ab)
Як показали Ланжевен (1911) і Лауе (1913), парадокс близнюків (або парадокс годинника), який часто використовується проти спеціальної теорії відносності, також відповідає цій пояснювальній схемі: Якщо двоє спостерігачів віддаляються один від одного і один із них прискорюється і, таким чином, залишає свою інерційну систему, щоб повернутися назад, прискорений спостерігач буде молодшим, ніж той, хто весь час відпочивав у своїй інерційній системі. Хоча спостерігачі в різних інерційних системах абсолютно однаково описують фізичні процеси згідно з теорією відносності, це вже не стосується прискорених рухів.Langevin (1911)Laue (1921a)
Однак, як показав Ейнштейн у 1908 р., гравітація є винятком. У той час як Пуанкаре, Авраам та інші показали, що гравітація в принципі також може бути модифікована методами спеціальної теорії відносності, ці методи за Ейнштейном були несумісні з принципом еквівалентності інертної та важкої маси, згідно з яким всі тіла падають на землю одночасно. Ейнштейн також був незадоволений ще однією особливістю спеціальної теорії відносності — перевагою інерційних систем перед прискореними. При розробці своєї теорії гравітації, яка враховує все це, Ейнштейну довелося замінити образ евклідового простору, що все ще існував у спеціальній теорії відносності, неевклідовою геометрією, перш ніж завершити загальну теорію відносності в 1915 році. Одним висновком, який Ейнштейн зробив ще в 1908 і 1911 роках, було відхилення світлових променів у гравітаційному полі та в прискорених системах відліку. Ейнштейн (1912) відповів, що спеціальна теорія відносності має межі дійсності, як і інші фізичні теорії (наприклад, термодинаміка як граничний випадок мікроскопічних моделей статистичної механіки, напр. в теорії броунівського руху). Однак вона все ще є локально справедливою в його теорії гравітації і все ще може бути використана з великою точністю у випадку відносно слабких гравітаційних полів (практично в більшості випадків).Pauli (1921)Miller (1981)Paty (1987)Pais (1982)Einstein (1908)Einstein (1912)Einstein (1916)Abraham (1912)
Швидше світла У спеціальній теорії відносності виключається передача сигналів із швидкістю, що перевищує швидкість світла. Вони призвели б до порушень причинного зв'язку. Наслідуючи аргумент П'єра-Сімона Лапласа, Пуанкаре зазначив у 1904 р., що теорія тяжіння Ньютона базується на нескінченно швидкій або принаймні набагато швидшій швидкості розповсюдження гравітації, ніж швидкість світла..Poincaré (1904)Poincaré (1906)Carlip (1999).
Квантове заплутування (дещо вводить Ейнштейн в оману як «моторошна дія на відстані») також частково розумілося як явище, яке, здавалося, було швидшим за світлоZeilinger (2005). Парадокси Недостатнє знання основ спеціальної теорії відносності, зокрема застосування перетворення Лоренца у зв'язку зі скороченням довжини та дилатацією часу, призвело (і досі веде) до встановлення різних очевидних парадоксів. Як парадокс близнюків, так і парадокс Еренфеста та їх пояснення вже були згадані вище. На додаток до парадоксу близнюків, симетрія розширення часу (тобто це означає, що, відповідно до спеціальної теорії відносності, кожен спостерігач реєструє годинник іншого повільнішими темпами, ніж його власний). Але узгодженість симетрії дилатації часу також можна легко продемонструвати, як це було показано задовго до критики Дінгла Лоренцем (1910), дотримуючись відповідних правил вимірювання та відносності одночасності. Іншими відомими парадоксами є парадокси скорочення довжини та парадокс космічного корабля Белла, які також можна пояснити, беручи до уваги відносність одночасності.Miller (1981)Chang (1993)MathpagesDingle (1972)