Prioritätsstreit der Relativitätstheorie

Albert Einstein

Henri Poincaré

Hendrik Lorentz

Albert Einstein präsentierte die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie in Publikationen, die entweder keine formalen Verweise auf frühere Literatur enthielten oder sich nur auf wenige seiner Vorgänger bezogen, deren grundlegende Ergebnisse den Grundlagen seiner Theorien zugrunde lagen. Zu diesen Vorgängern zählten insbesondere die Arbeiten von Henri Poincaré und Hendrik Lorentz für die spezielle Relativitätstheorie sowie die Arbeiten von David Hilbert , Carl F. Gauß , Bernhard Riemann und Ernst Mach für die allgemeine Relativitätstheorie. In der Folge wurden Behauptungen aufgestellt, dass beide Theorien ganz oder teilweise von anderen vor Einstein formuliert worden seien. Streitpunkt ist, inwieweit Einstein und verschiedenen anderen Personen die Anerkennung für die Formulierung dieser Theorien aufgrund von Prioritätserwägungen gebührt .

Verschiedene Wissenschaftler haben Aspekte der Arbeiten von Einstein, Poincaré und Lorentz im Vorfeld der Veröffentlichung ihrer Theorien im Jahr 1905 hinterfragt. Zu den von ihnen aufgeworfenen Fragen gehört, inwieweit Einstein mit Poincarés Arbeiten vertraut war, ob er Lorentz’ Arbeit von 1904 oder eine Rezension davon kannte und wie eng er die Arbeiten anderer Physiker jener Zeit verfolgte. Es ist bekannt, dass Einstein Poincarés Arbeit von 1902 kannte, jedoch ist nicht bekannt, inwieweit er 1905 mit anderen Arbeiten Poincarés vertraut war. Man weiß jedoch, dass er Poincarés Arbeit von 1906 kannte, da er sie in Ein6 zitierte. Lorentz’ Arbeit von 1904 enthielt die nach ihm benannten Transformationen, die in den Annalen der Physik erschienen . Einige Autoren behaupten, dass Einstein im Jahr 1905 relativ isoliert arbeitete und nur eingeschränkten Zugang zur physikalischen Literatur hatte.

In der Geschichte der speziellen Relativitätstheorie werden in Diskussionen um die Anerkennung ihrer Entwicklung vor allem Albert Einstein , Hendrik Lorentz , Henri Poincaré und Hermann Minkowski genannt . Zahlreiche andere Wissenschaftler werden ebenfalls berücksichtigt, sei es für die Vorwegnahme bestimmter Aspekte der Theorie oder für Beiträge zu ihrer Entwicklung und Ausarbeitung. Dazu gehören unter anderem Woldemar Voigt , August Föppl , Joseph Larmor , Emil Cohn , Friedrich Hasenöhrl , Max Planck , Max von Laue , Gilbert Newton Lewis und Richard Chase Tolman . Darüber hinaus gibt es Kontroversen um die angeblichen Beiträge anderer Wissenschaftler wie Olinto De Pretto, der nach Ansicht einiger Mathematiker zwar nicht die Relativitätstheorie erfunden, aber als Erster ihre Gleichung angewendet hat. ^{[ 1 ]} Einsteins erste Ehefrau Mileva Marić wurde in einer Bibliografie des US-amerikanischen Fernsehsenders PBS erwähnt und behauptete, ungenannte Beiträge geleistet zu haben. Der Sender schrieb später jedoch, die Sendung sei „faktisch fehlerhaft und letztlich irreführend“, und diese Behauptungen entbehren nach Ansicht seriöser Wissenschaftler jeder Grundlage. ^{[ 2 ]}

In seiner 1953 erschienenen Geschichte der Theorien von Äther und Elektrizität behauptete E. T. Whittaker , die Relativitätstheorie sei eine Schöpfung von Poincaré und Lorentz und maß den Arbeiten Einsteins nur geringe Bedeutung bei. ^{[ 3 ]} Die meisten Wissenschaftshistoriker, darunter Gerald Holton , Arthur I. Miller , Abraham Pais , John Stachel und Olivier Darrigol, vertreten jedoch andere Ansichten. Sie räumen ein, dass Lorentz und Poincaré die Mathematik der speziellen Relativitätstheorie entwickelten und viele Wissenschaftler ursprünglich von der „Lorentz-Einstein-Theorie“ sprachen. Sie argumentieren aber, dass es Einstein war, der den klassischen Äther widerlegte und die Relativität von Raum und Zeit bewies. Sie argumentieren außerdem, dass Poincaré die Relativität von Raum und Zeit nur in seinen philosophischen Schriften bewiesen habe, in seinen physikalischen Arbeiten jedoch den Äther als privilegiertes, vollkommen unmerkliches Bezugssystem beibehielt und (wie Lorentz) weiterhin zwischen „realen“ Längen und Zeiten, gemessen von ruhenden Beobachtern im Äther, und „scheinbaren“ Längen und Zeiten, gemessen von sich bewegenden Beobachtern im Äther, unterschied. ^{[ B 1 ] [ B 2 ] [ B 3 ] [ B 4 ] [ B 5 ]} Darrigol fasst zusammen:

Die meisten Bestandteile von Einsteins Arbeit waren bereits in früheren Arbeiten anderer Wissenschaftler zur Elektrodynamik bewegter Körper enthalten. Poincaré und Alfred Bucherer formulierten das Relativitätsprinzip. Lorentz und Larmor kannten die meisten Lorentz-Transformationen, Poincaré alle. Cohn und Bucherer lehnten den Äther ab. Poincaré, Cohn und Abraham lieferten eine physikalische Interpretation der Lorentzschen Ortszeit. Larmor und Cohn deuteten die Zeitdilatation an. Lorentz und Poincaré beschrieben die relativistische Dynamik des Elektrons. Keiner dieser Autoren wagte es jedoch, die Konzepte von Raum und Zeit grundlegend zu reformieren. Keiner von ihnen entwarf eine neue Kinematik auf der Grundlage zweier Postulate. Keiner leitete die Lorentz-Transformationen auf dieser Basis ab. Keiner verstand die physikalischen Implikationen dieser Transformationen vollständig. All dies war Einsteins einzigartige Leistung. ^{[ B 6 ]}

Folgende Fakten sind unbestritten und nachvollziehbar:

• 1889 argumentierte Henri Poincaré ([Poi89]), dass der Äther möglicherweise nicht beobachtbar sei, wodurch seine Existenz zu einer metaphysischen Frage würde. Er vermutete, dass das Ätherkonzept eines Tages als nutzlos verworfen werden würde. Im selben Buch (Kap. 10) bezeichnete er den Äther jedoch als „praktische Hypothese“ und verwendete das Konzept auch in späteren Werken von 1908 ([Poi08], Buch 3) und 1912 ([Poi13], Kap. 6).
• 1895 argumentierte Poincaré, dass Ergebnisse wie jene von Michelson und Morley ( Michelson-Morley-Experiment ) zeigen, dass es unmöglich erscheint, die absolute Bewegung der Materie oder ihre Relativbewegung zum Äther nachzuweisen. 1900 [Poi00] nannte er dies das Prinzip der Relativbewegung, d. h., dass die Bewegungsgesetze in allen Inertialsystemen gleich sein sollten. Poincaré verwendete auch die Begriffe „Raumrelativität“ und „Relativitätsprinzip“. ^{[ 4 ]} 1904 erweiterte er dieses Prinzip: „Das Relativitätsprinzip besagt, dass die Gesetze physikalischer Phänomene für einen ruhenden Beobachter dieselben sein müssen wie für einen, der sich in gleichförmiger Translationsbewegung befindet, sodass wir keine Möglichkeit haben und auch keine haben können, festzustellen, ob wir uns in einer solchen Bewegung befinden oder nicht.“ Er stellte jedoch auch fest, dass wir nicht wissen, ob sich dieses Prinzip als wahr erweisen wird, es aber interessant sei, seine Implikationen zu bestimmen.
• Im Jahr 1900 veröffentlichte Poincaré eine Arbeit, in der er argumentierte, dass Strahlung als fiktive Flüssigkeit mit einer äquivalenten Masse von betrachtet werden könne . Diese Interpretation leitete er aus Lorentz’ „Theorie der Elektronen “ ab, die Maxwells Strahlungsdruck beinhaltete .${\displaystyle m_{r}=E/c^{2}}$
• Poincaré beschrieb in [Poi00] und erneut in [Poi04] ein Synchronisationsverfahren für zueinander ruhende Uhren. Demnach sind zwei Ereignisse, die in einem Bezugssystem gleichzeitig stattfinden, in einem anderen nicht gleichzeitig. Dieses Verfahren ähnelt sehr dem später von Einstein vorgeschlagenen ^{[ 5 ]} . Poincaré unterschied jedoch zwischen der „lokalen“ oder „scheinbaren“ Zeit bewegter Uhren und der „wahren“ Zeit ruhender Uhren im Äther. In [Poi02] argumentierte er, dass „der Äther eines Tages zweifellos als nutzlos verworfen werden wird“.
• Lorentz' Arbeit [Lor04], die die nach ihm benannten Transformationen enthält, erschien im Jahr 1904.
• Albert Einstein leitete in [Ein05c] die Lorentz-Gleichungen mithilfe des Prinzips der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und des Relativitätsprinzips her. Er argumentierte als Erster, dass diese Prinzipien (zusammen mit bestimmten anderen grundlegenden Annahmen über die Homogenität und Isotropie des Raums, die von Theoretikern üblicherweise als selbstverständlich angesehen werden) ausreichen, um die Theorie herzuleiten – siehe Postulate der speziellen Relativitätstheorie . Er sagte: „ Die Einführung eines Lichtäthers erweist sich als überflüssig, da die hier zu entwickelnde Sichtweise weder einen absolut stationären Raum mit besonderen Eigenschaften erfordert noch einem Punkt des leeren Raums, in dem elektromagnetische Prozesse stattfinden, einen Geschwindigkeitsvektor zuordnet. “ * Einsteins Arbeit zur Elektrodynamik [Ein05c] enthält keine formalen Verweise auf andere Literatur. Sie erwähnt jedoch in §9, Teil II, dass die Ergebnisse der Arbeit mit der Elektrodynamik von Lorentz übereinstimmen. Poincaré wird in dieser Arbeit nicht erwähnt, obwohl er in einer Arbeit zur speziellen Relativitätstheorie, die Einstein im folgenden Jahr verfasste, formal zitiert wird.
• Einstein schlug 1905 als Erster vor, dass sich die Masse eines materiellen Körpers um den Betrag verringert, wenn dieser Energie (entweder Strahlung oder Wärme) in Höhe von verliert . ^{[ 6 ]}${\displaystyle \Delta E}$${\displaystyle \Delta E/c^{2}}$
• Hermann Minkowski zeigte 1907, dass die spezielle Relativitätstheorie elegant mit einer vierdimensionalen Raumzeit beschrieben werden kann, welche die Dimension der Zeit mit den drei Dimensionen des Raumes kombiniert.
• Einstein kehrte 1920 zu dem Konzept zurück, dass der Äther keinen Bewegungszustand besitzt. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

In einer 1914 verfassten und 1921 veröffentlichten Arbeit ^{[ 9 ]} würdigte Lorentz Poincarés Arbeit von 1906 in Palermo ^{[ 10 ]} zur Relativitätstheorie. Lorentz erklärte:

Ich habe die optimale Transformation nicht aufgezeigt. Das haben Poincaré und später Einstein und Minkowski getan. [...] Weil ich den direkten Weg dorthin nicht bedacht hatte und weil ich die Vorstellung hatte, dass ein wesentlicher Unterschied zwischen den Systemen x, y, z, t und x′, y′, z′, t′ besteht. In dem einen verwenden wir – so dachte ich – Koordinatenachsen mit fester Position im Äther, die wir als „wahre“ Zeit bezeichnen können; im anderen System hingegen würden wir mit einfachen Hilfsgrößen arbeiten, deren Einführung lediglich ein mathematisches Kunststück ist. [...] Ich habe das Relativitätsprinzip nicht als streng und universell gültig bewiesen. Poincaré hingegen erreichte eine vollkommene Invarianz der Gleichungen der Elektrodynamik und formulierte das „Postulat der Relativität“, Begriffe, die er als Erster verwendete. [...] Ergänzend sei erwähnt, dass er mich bei der Korrektur der Unvollkommenheiten meiner Arbeit nie dafür getadelt hat.

Allerdings enthält ein Nachdruck seines Hauptwerks „The theory of electrons“ aus dem Jahr 1916 Notizen (geschrieben in den Jahren 1909 und 1915), in denen Lorentz die Unterschiede zwischen seinen Ergebnissen und denen Einsteins wie folgt skizzierte: ^{[ 11 ]}

[S. 230]: Der Hauptunterschied besteht darin, dass Einstein lediglich das postuliert, was wir mit einiger Mühe und nicht gänzlich zufriedenstellend aus den fundamentalen Gleichungen des elektromagnetischen Feldes abgeleitet haben. [S. 321]: Die Hauptursache meines Scheiterns war mein Festhalten an der Vorstellung, dass nur die Variable t als die wahre Zeit gelten könne und meine Ortszeit t′ lediglich eine mathematische Hilfsgröße sei. In Einsteins Theorie hingegen spielt t′ dieselbe Rolle wie t; wenn wir Phänomene mithilfe von x′, y′, z′, t′ beschreiben wollen, müssen wir mit diesen Variablen genauso arbeiten wie mit x, y, z, t.

Zu der Tatsache, dass Lorentz in diesem Buch nur Einstein und nicht Poincaré im Zusammenhang mit a) der Synchronisation durch Lichtsignale, b) der Reziprozität der Lorentz-Transformation und c) dem relativistischen Transformationsgesetz für die Ladungsdichte erwähnt, kommentiert Janssen: ^{[ B 7 ]}

[S. 90]: Ich vermute, es liegt daran, dass Einstein die physikalische Interpretation der Lorentz-Transformation zur Grundlage einer bemerkenswert klaren und einfachen Erörterung der Elektrodynamik bewegter Körper machte, während Poincarés Bemerkungen zur physikalischen Interpretation Lorentz-transformierter Größen Lorentz möglicherweise als unbedeutende philosophische Randbemerkungen in Darstellungen erschienen, die ansonsten eng an seine eigenen anknüpften. Ich habe auch den Eindruck, dass Lorentz Einsteins physikalisch sehr intuitiven Ansatz ansprechender fand als Poincarés eher abstrakten, aber mathematisch eleganteren Ansatz.

And at a conference on the Michelson–Morley experiment in 1927 at which Lorentz and Michelson were present, Michelson suggested that Lorentz was the initiator of the theory of relativity. Lorentz then replied:^[12]

I considered my time transformation only as a heuristic working hypothesis. So the theory of relativity is really solely Einstein's work. And there can be no doubt that he would have conceived it even if the work of all his predecessors in the theory of this field had not been done at all. His work is in this respect independent of the previous theories.

Poincaré attributed the development of the new mechanics almost entirely to Lorentz. He only mentioned Einstein in connection with the photoelectric effect,^[13] but not in connection with special relativity. For example, in 1912 Poincaré raises the question whether "the mechanics of Lorentz" will still exist after the development of the quantum theory. He wrote:^[13]

In all instances in which it differs from that of Newton, the mechanics of Lorentz endures. We continue to believe that no body in motion will ever be able to exceed the speed of light; that the mass of a body is not a constant, but depends on its speed and the angle formed by this speed with the force which acts upon the body; that no experiment will ever be able to determine whether a body is at rest or in absolute motion either in relation to absolute space or even in relation to the ether.

It is now known that Einstein was well aware of the scientific research of his time. The well known historian of science, Jürgen Renn, Director of the Max Planck Institute for the History of Science, wrote on Einstein's contributions to the Annalen der Physik:^[14]

The Annalen also served as a source of modest additional income for Einstein, who wrote more than twenty reports for its Beiblätter – mainly on the theory of heat – thus demonstrating an impressive mastery of the contemporary literature. This activity started in 1905.^[15] and probably resulted from his earlier publications in the Annalen in this field. Going by his publications between 1900 and early 1905, one would conclude that Einstein's specialty was thermodynamics.

Einstein wrote in 1907^[16] that one needed only to realize that an auxiliary quantity that was introduced by Lorentz and that he called "local time" can simply be defined as "time". In 1909^[17] and 1912^[18] Einstein explained:^{[B 8]}

Es ist unmöglich, eine Theorie der Transformationsgesetze von Raum und Zeit allein auf dem Relativitätsprinzip zu gründen. Bekanntlich hängt dies mit der Relativität der Begriffe „Gleichzeitigkeit“ und „Form bewegter Körper“ zusammen. Um diese Lücke zu schließen, führte ich das Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ein, das ich der Theorie des ruhenden Lichtäthers von H. A. Lorentz entlehnte und das, wie das Relativitätsprinzip, eine physikalische Annahme enthält, die erst durch die einschlägigen Experimente (Experimente von Fizeau, Rowland usw.) gerechtfertigt schien ^{[ 18 ].}

— Albert Einstein (1912), übersetzt von Anna Beck (1996).

Einstein und seine Anhänger vertraten jedoch die Ansicht, dass dieses „Lichtpostulat“ zusammen mit dem Relativitätsprinzip den Äther überflüssig mache und direkt zu Einsteins Version der Relativitätstheorie führe. Einstein bezog sich 1906 im Zusammenhang mit der Trägheit der Energie ^{[ 19 ]} und 1921 im Zusammenhang mit der nichteuklidischen Geometrie ^{[ 20 ]} auf Poincaré , jedoch nicht im Zusammenhang mit der Lorentz-Transformation, dem Relativitätsprinzip oder dem Synchronisationsverfahren mittels Lichtsignalen. In den letzten Jahren vor seinem Tod würdigte Einstein jedoch einige Beiträge Poincarés (laut Darrigol möglicherweise, weil sein Biograf Pais ihm 1950 eine Kopie von Poincarés Arbeit aus Palermo zukommen ließ, die er eigenen Angaben zufolge zuvor noch nicht gelesen hatte). Einstein schrieb 1953: ^{[ B 9 ]}

Es besteht kein Zweifel, dass die spezielle Relativitätstheorie, rückblickend betrachtet, 1905 reif für die Entdeckung war. Lorentz hatte bereits erkannt, dass die nach ihm benannten Transformationen für die Analyse der Maxwell-Gleichungen wesentlich sind , und Poincaré vertiefte diese Erkenntnis noch weiter. Ich selbst kannte lediglich Lorentz’ bedeutende Arbeit von 1895 […], jedoch weder seine späteren Arbeiten noch die nachfolgenden Untersuchungen von Poincaré. Insofern war meine Arbeit von 1905 unabhängig. […] Das Neue daran war die Erkenntnis, dass die Bedeutung der Lorentz-Transformation über ihren Bezug zu den Maxwell-Gleichungen hinausging und die Natur von Raum und Zeit im Allgemeinen betraf. Ein weiteres neues Ergebnis war, dass die „Lorentz-Invarianz“ eine allgemeine Bedingung für jede physikalische Theorie ist.

In diesem Abschnitt werden bemerkenswerte Veröffentlichungen aufgeführt, in denen Personen ihre Meinung zu den oben genannten Themen geäußert haben.

1954 schrieb der englische Mathematiker und Wissenschaftshistoriker Sir Edmund Taylor Whittaker Henri Poincaré die Relativitätsgleichung zu und widmete ihr in seinem Buch „A History of the Theories of Aether and Electricity“ ein Kapitel mit dem Titel „Die Relativitätstheorie von Poincaré und Lorentz“ . ^{[ B 10 ]} Er würdigte Poincaré und Lorentz und bezog sich insbesondere auf Lorentz’ Arbeit von 1904 (von Whittaker auf 1903 datiert), Poincarés Rede in St. Louis („ The Principles of Mathematical Physics “) vom September 1904 sowie auf Poincarés Arbeit vom Juni 1905. Whittaker maß Einsteins Relativitätsarbeit hingegen nur geringe Bedeutung bei, insbesondere der Formulierung der Doppler- und Aberrationsformeln. Max Born versuchte drei Jahre lang, Whittaker umzustimmen, doch Whittaker beharrte darauf, dass Poincaré bereits alles Wichtige gesagt habe und dass Lorentz ganz klar die physikalische Interpretation vertrete. ^{[ 21 ]}${\displaystyle E=mc^{2}}$

Whittakers Behauptungen wurden von Gerald Holton (1960, 1973) kritisiert. ^{[ B 1 ]} Er argumentierte, dass zwischen den Theorien Einsteins einerseits und Poincarés und Lorentz' andererseits fundamentale Unterschiede bestünden. Einstein habe die Konzepte von Raum und Zeit radikal neu formuliert und damit den „absoluten Raum“ und somit den stationären Lichtäther aus der Physik verbannt. Holton hingegen argumentierte, dass Poincaré und Lorentz weiterhin am Konzept des stationären Äthers festhielten und lediglich versuchten, die Newtonsche Dynamik zu modifizieren, nicht aber zu ersetzen. Holton führte Poincarés Schweigen (d. h. warum Poincaré Einsteins Beiträge zur Relativitätstheorie nie erwähnte) auf ihre grundlegend unterschiedlichen konzeptionellen Standpunkte zurück. Einsteins Ansichten zu Raum und Zeit sowie die Aufgabe des Äthers seien für Poincaré nicht akzeptabel gewesen, weshalb dieser Lorentz ausschließlich als Schöpfer der „neuen Mechanik“ bezeichnet habe. Holton wies außerdem darauf hin, dass Poincarés Rede von 1904 in St. Louis zwar „scharfsinnig und tiefgründig“ gewesen sei und ein „Relativitätsprinzip“ enthalte, das durch die Erfahrung bestätigt werde und weiterer Entwicklung bedürfe, sie aber kein „neues Relativitätsprinzip“ formuliert habe. Er spielte auch auf Fehler Whittakers an, etwa die Datierung von Lorentz’ Arbeit von 1904 (veröffentlicht im April 1904) auf das Jahr 1903.

Ähnliche Ansichten wie die Holtons wurden später (1967, 1970) von seinem ehemaligen Schüler Stanley Goldberg geäußert. ^{[ B 11 ]}

In einer 1965 erschienenen Artikelreihe zur Geschichte der Relativitätstheorie ^{[ B 12 ]} behauptete Keswani, Poincaré und Lorentz gebühre die Hauptverdienst für die spezielle Relativitätstheorie. Er führte an, Poincaré habe Lorentz mehrfach ausdrücklich erwähnt, während Lorentz Poincaré und Einstein als Urheber genannt und jegliche Anerkennung abgelehnt habe. Zudem relativierte er die allgemeine Relativitätstheorie mit den Worten: „Einsteins allgemeine Relativitätstheorie ist lediglich eine Theorie der Gravitation und der Modifikationen der physikalischen Gesetze in Gravitationsfeldern.“ ^{[ B 12 ]} Damit bliebe die spezielle Relativitätstheorie die einzig gültige Relativitätstheorie. Keswani zitierte für diese Ansicht auch Wladimir Fock .

Diese Artikelreihe rief unter anderem Reaktionen von Herbert Dingle und Karl Popper hervor .

Dingle sagte unter anderem: „… das ‚Relativitätsprinzip‘ hatte verschiedene Bedeutungen, und die damit verbundenen Theorien waren recht unterschiedlich; es handelte sich nicht um verschiedene Formen derselben Theorie. Jeder der drei Protagonisten … kannte die Ansichten der anderen sehr wohl … aber jeder bevorzugte seine eigenen.“ ^{[ B 13 ]}

Karl Popper sagt: „Obwohl Einstein Poincarés Wissenschaft und Hypothese anscheinend schon vor 1905 kannte , gibt es in diesem großartigen Buch keine Theorie, die Einsteins Theorie gleichkommt.“ ^{[ B 14 ]}

Keswani akzeptierte die Kritik nicht und antwortete in zwei Briefen, die ebenfalls in derselben Zeitschrift veröffentlicht wurden ( ^{[ B 15 ]} und ^{[ B 16 ])} . In seiner Antwort an Dingle argumentiert er, dass die drei Relativitätstheorien im Kern gleich seien: „… sie bedeuteten vieles, was ihnen gemeinsam war. Und genau das war das Wichtigste.“ ^{[ B 15 ]}

Dingle kommentierte im Jahr darauf die Geschichte der Anerkennung: „Bis zum Ersten Weltkrieg wurden Lorentz’ und Einsteins Theorien als verschiedene Formen derselben Idee betrachtet, aber Lorentz, der Priorität hatte und eine etabliertere Persönlichkeit war, die eine vertrautere Sprache sprach, wurde die Urheberschaft zugeschrieben.“ (Dingle 1967, Nature 216 S. 119–122).

Miller (1973, 1981) ^{[ B 2 ]} stimmte der Analyse von Holton und Goldberg zu und argumentierte darüber hinaus, dass die von Poincaré und Einstein verwendete Terminologie (wie das Relativitätsprinzip) zwar sehr ähnlich sei, sich ihr Inhalt jedoch deutlich unterscheide. Laut Miller nutzte Poincaré dieses Prinzip, um die auf dem Äther basierende „elektromagnetische Weltsicht“ von Lorentz und Abraham zu vervollständigen. Er argumentierte außerdem, dass Poincaré (in seiner Arbeit vom Juli 1905) zwischen „idealen“ und „realen“ Systemen und Elektronen unterschied. Das heißt, Lorentz’ und Poincarés Verwendung von Bezugssystemen entbehre einer eindeutigen physikalischen Interpretation, da sie in vielen Fällen lediglich mathematische Werkzeuge seien, während in Einsteins Theorie die Prozesse in Inertialsystemen nicht nur mathematisch, sondern auch physikalisch äquivalent seien. Miller schrieb 1981:

S. 172: „ Obwohl Poincarés Relativitätsprinzip ähnlich wie das Einsteinsche formuliert ist, ist der inhaltliche Unterschied erheblich. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass Poincarés Prinzip die Existenz des Äthers anerkennt und die Lichtgeschwindigkeit daher nur dann als exakt c ansieht, wenn sie in im Äther ruhenden Koordinatensystemen gemessen wird. In Inertialsystemen ist die Lichtgeschwindigkeit c und aufgrund bestimmter kompensatorischer Effekte wie der mathematischen Ortszeit und der Hypothese einer nicht beobachtbaren Kontraktion unabhängig von der Bewegung des Strahlers. Folglich lag Poincarés Erweiterung des Relativitätsprinzips der Relativbewegung auf die Dynamik des Elektrons in der Elektromagnetik und nicht in der Mechanik … Poincaré kam der Konsistenz der Elektrodynamik am nächsten, jedoch nicht einer Relativitätstheorie. “ S. 217: „Poincaré stellte eine Verbindung zwischen dem imaginären System Σ' und dem im Äther fixierten System S' her.“

Miller (1996) ^{[ B 2 ]} argumentiert, dass Poincaré vom Empirismus geleitet wurde und bereit war, einzuräumen, dass Experimente die Relativitätstheorie widerlegen könnten. Daher gebühre Einstein mehr Anerkennung, auch wenn er möglicherweise maßgeblich von Poincarés Arbeiten beeinflusst war. Miller argumentiert außerdem: „Die Betonung des Konventionalismus … führte Poincaré und Lorentz dazu, weiterhin an die mathematische und beobachtungsbezogene Äquivalenz der speziellen Relativitätstheorie und der Lorentzschen Elektronentheorie zu glauben. Dies ist falsch.“ [S. 96] Stattdessen behauptet Miller, dass die Theorien mathematisch, aber nicht physikalisch äquivalent seien. [S. 91–92]

In seiner 1982 erschienenen Einstein-Biografie „ Subtle is the Lord“ ^{[ B 3 ]} argumentierte Abraham Pais , dass Poincaré der Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie „nahe“ gekommen sei (in seinem Vortrag in St. Louis im September 1904 und seiner Abhandlung vom Juni 1905), letztendlich aber gescheitert sei. Denn 1904 und später auch 1909 habe Poincaré die Längenkontraktion als dritte, unabhängige Hypothese neben dem Relativitätsprinzip und der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit behandelt. Laut Pais habe Poincaré die spezielle Relativitätstheorie, in der sich die gesamte Theorie einschließlich der Längenkontraktion aus zwei Postulaten ableiten lasse, daher nie verstanden (oder zumindest nie akzeptiert). Pais argumentiert weiter, dass Lorentz das Konzept des stationären Äthers weder vor noch nach 1905 aufgegeben habe.

S. 118: „ In der gesamten Arbeit von 1895 wird der Fresnelsche Äther explizit postuliert .“; S. 125: „ Wie schon Voigt vor ihm betrachtete Lorentz die Transformation … lediglich als ein praktisches mathematisches Werkzeug zum Beweis eines physikalischen Theorems … Er schlug vor, t die allgemeine Zeit und t' die lokale Zeit zu nennen. Obwohl er es nicht explizit aussprach, ist es offensichtlich, dass es für ihn sozusagen nur eine wahre Zeit t gab. “; S. 166: „ 8.3. Lorentz und der Äther … Lorentz vertritt beispielsweise weiterhin die Ansicht, dass die Kontraktion der Stäbe einen dynamischen Ursprung hat. Es besteht kein Zweifel, dass er Einsteins Arbeiten zu diesem Zeitpunkt bereits gelesen und verstanden hatte. Weder damals noch später war er jedoch bereit, deren Schlussfolgerungen als endgültige Antwort auf die Probleme des Äthers zu akzeptieren. “

Pais erklärte zwar, dass er und seine Kollegen Whittakers „ Geschichte der Relativitätstheorie “ als Meisterwerk betrachteten, kritisierte aber Whittakers Kapitel über die „Relativitätstheorie von Poincaré und Lorentz“ mit den Worten: „ Wie gut passt das mangelnde physikalische Verständnis des Autors zu seiner Unkenntnis der Fachliteratur .“ Obwohl er offenbar Whittakers Darstellung des Ursprungs der speziellen Relativitätstheorie kritisieren wollte, wurde Pais’ Formulierung von mindestens einem namhaften Rezensenten seines Buches von 1982 als „verleumderisch“ und „bedauerlich“ zurückgewiesen. ^{[ 22 ]} Im Gegensatz zu Pais' Behauptung bezeichnen namhafte Wissenschaftler wie Max Born Teile von Whittakers zweitem Band, insbesondere die Geschichte der Quantenmechanik, als „die erstaunlichsten Leistungen des Lernens, der Erkenntnis und der Unterscheidungsfähigkeit“ ^{[ 23 ],} während Freeman Dyson über die beiden Bände von Whittakers zweiter Auflage sagt: „Es ist wahrscheinlich, dass dies die wissenschaftlichste und allgemein maßgebendste Geschichte ihrer Zeit ist, die wir jemals erhalten werden.“ ^{[ 24 ]}

In mehreren Aufsätzen argumentierte Elie Zahar (1983, 2000) ^{[ B 17 ]} , dass sowohl Einstein (in seinem Juni-Aufsatz) als auch Poincaré (in seinem Juli-Aufsatz) unabhängig voneinander die spezielle Relativitätstheorie entdeckt hätten. Er sagte: „ Obwohl Whittaker Einstein gegenüber ungerecht war, enthält seine positive Darstellung von Poincarés tatsächlicher Leistung weit mehr als nur einen Funken Wahrheit .“ Laut Zahar waren es Poincarés unsystematische und mitunter fehlerhafte Aussagen zu seinen philosophischen Aufsätzen (oft im Zusammenhang mit dem Konventionalismus ), die viele daran hinderten, ihm die gebührende Anerkennung zu zollen. Seiner Meinung nach war Poincaré eher ein „struktureller Realist“, und daraus schloss er, dass Poincaré tatsächlich an die Relativität von Zeit und Raum glaubte, während seine Anspielungen auf den Äther von untergeordneter Bedeutung seien. Er fährt fort, dass Poincarés Arbeit von 1905/06 aufgrund seiner Behandlung der Gravitation und des vierdimensionalen Raums der Arbeit von Einstein aus dem Jahr 1905 überlegen war. Zahar würdigt jedoch auch Einstein, der die Masse-Energie-Äquivalenz einführte und die spezielle Relativitätstheorie durch die Entwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie überwand.

John Stachel (1995) ^{[ B 18 ]} argumentierte, dass die jeweiligen Beiträge von Lorentz, Poincaré und Einstein zur Relativitätstheorie umstritten seien. Diese Fragen hängen von der Definition der Relativitätstheorie ab, und Stachel argumentierte, dass die Kinematik und die neue Sichtweise von Raum und Zeit den Kern der speziellen Relativitätstheorie bilden und dynamische Theorien entsprechend diesem Schema formuliert werden müssen. Auf dieser Grundlage ist Einstein der Hauptbegründer des modernen Verständnisses der speziellen Relativitätstheorie. Seiner Ansicht nach interpretierte Lorentz die Lorentz-Transformation lediglich als mathematisches Hilfsmittel, während Poincarés Denken dem modernen Verständnis der Relativitätstheorie viel näher kam. Dennoch glaubte Poincaré an die dynamischen Effekte des Äthers und unterschied zwischen Beobachtern, die relativ zum Äther ruhen oder sich bewegen. Stachel schrieb: „ Er hat seine vielen brillanten Einsichten nie zu einer kohärenten Theorie zusammengefasst, die den Äther und die absolute Zeit entschieden verwarf oder ihre elektrodynamischen Ursprünge transzendierte, um eine neue Kinematik von Raum und Zeit auf der Grundlage einer Formulierung des Relativitätsprinzips abzuleiten, die keinen Bezug auf den Äther nimmt .“

In seinem Buch „Einsteins Uhren, Poincarés Karten“ (2002) ^{[ B 5 ] [ B 19 ]} verglich Peter Galison die Ansätze von Poincaré und Einstein zur Neuformulierung der Raum- und Zeitbegriffe. Er schrieb: „ Hat Einstein die Relativitätstheorie wirklich entdeckt? Hatte Poincaré sie bereits? Diese alten Fragen sind ebenso mühsam wie fruchtlos geworden .“ Denn es kommt darauf an, welche Aspekte der Relativitätstheorie man als wesentlich betrachtet: die Ablehnung des Äthers, die Lorentz-Transformation, den Zusammenhang mit der Natur von Raum und Zeit, Vorhersagen experimenteller Ergebnisse oder andere Aspekte. Für Galison ist es wichtiger zu erkennen, dass sich beide Denker mit Problemen der Uhrensynchronisation befassten und somit beide die neue operative Bedeutung der Gleichzeitigkeit entwickelten. Während Poincaré einen konstruktiven Ansatz verfolgte und weiterhin an den Konzepten des stationären Äthers von Lorentz sowie der Unterscheidung zwischen „scheinbarer“ und „wahrer“ Zeit festhielt, gab Einstein den Äther auf, und somit sind alle Zeiten in verschiedenen Inertialsystemen gleichermaßen gültig. Galison argumentierte, dies bedeute nicht, dass Poincaré konservativ gewesen sei, da Poincaré oft auf den revolutionären Charakter der „neuen Mechanik“ von Lorentz hingewiesen habe.

In Anatoly Logunovs Buch ^{[ B 20 ]} über Poincarés Relativitätstheorie findet sich eine englische Übersetzung (auf S. 113, in moderner Notation) des Teils von Poincarés Artikel aus dem Jahr 1900, der E=mc² ^enthält . Logunov stellt fest, dass Poincarés zwei Arbeiten aus dem Jahr 1905 der Arbeit Einsteins aus demselben Jahr überlegen sind. Laut Logunov war Poincaré der erste Wissenschaftler, der die Bedeutung der Invarianz unter der Poincaré-Gruppe als Richtlinie für die Entwicklung neuer Theorien in der Physik erkannte. In Kapitel 9 dieses Buches hebt Logunov hervor, dass Poincarés zweite Arbeit die erste war, die eine vollständige Theorie der relativistischen Dynamik formulierte und das korrekte relativistische Analogon zu Newtons F=ma enthielt .

Auf Seite 142 weist Logunov darauf hin, dass Einstein Rezensionen für die „Beiblätter Annalen der Physik“ verfasste und 1905 insgesamt 21 Rezensionen schrieb. Dies widerspricht seiner Ansicht nach der Behauptung, Einstein habe relativ isoliert und mit begrenztem Zugang zur wissenschaftlichen Literatur gearbeitet. Unter den in der vierten (von 24) Ausgabe der „ Beiblätter “ von 1905 rezensierten Artikeln findet sich auch eine Rezension von Richard Gans ’ Arbeit von Lorentz aus dem Jahr 1904 , die die Lorentz-Transformationen enthält. Logunov zufolge stützt dies die Annahme, dass Einstein Anfang 1905 mit der Arbeit von Lorentz, die die korrekte relativistische Transformation enthielt, vertraut war, während seine Veröffentlichung vom Juni 1905 Lorentz in diesem Zusammenhang nicht erwähnt.

Harvey R. Brown (2005) ^{[ B 21 ]} (der eine dynamische Sichtweise relativistischer Effekte ähnlich der von Lorentz bevorzugt, jedoch „ohne ein verborgenes Äthersystem“) schrieb in Abschnitt 4 über den Weg zur speziellen Relativitätstheorie von Michelson zu Einstein:

S. 40: „Die Wiege der speziellen Relativitätstheorie war die Kombination des Maxwellschen Elektromagnetismus mit der Elektronentheorie von Lorentz (und in geringerem Maße von Larmor), basierend auf Fresnels Vorstellung des ruhenden Äthers… Es ist bekannt, dass Einsteins spezielle Relativitätstheorie teilweise durch dieses Scheitern [bei der Suche nach dem Ätherwind] motiviert war. Um jedoch die Originalität von Einsteins Arbeit aus dem Jahr 1905 zu verstehen, ist es unerlässlich, die Arbeiten der Pioniere, insbesondere von Michelson, FitzGerald, Lorentz, Larmor und Poincaré, zu betrachten. Schließlich waren sie gemeinsam für die Entdeckung der relativistischen Kinematik – zumindest formal – sowie eines bedeutenden Teils der relativistischen Dynamik verantwortlich.“

Bezüglich Lorentz' Arbeiten vor 1905 schrieb Brown über die Entwicklung von Lorentz' „ Theorem der korrespondierenden Zustände “ und fuhr dann fort:

S. 54: „Lorentz’ Interpretation dieser Transformationen entspricht nicht derjenigen Einsteins und der heute allgemein anerkannten. Tatsächlich glaubte Lorentz bis zu seiner Auseinandersetzung mit Einsteins Arbeit von 1905 und trotz Poincarés Warnung weiterhin, dass die Galilei-Transformationen die wahren Koordinatentransformationen seien und die ‚Lorentz-Transformationen‘ … lediglich ein nützliches formales Hilfsmittel darstellten …“ S. 56: „Lorentz verstand die operative Bedeutung seiner Vorstellungen von ‚Ortszeit‘ nicht. … Er hatte zwar 1899 eine Ahnung von der Zeitdilatation, doch gab es zwangsläufig Einschränkungen. … Die Hypothesen des Lorentz-Systems häuften sich, und der Verdacht der Ad-hoc-Lösung ließ sich immer schwerer ignorieren.“

Dann der Beitrag Poincarés zur Relativitätstheorie:

P. 62: „Tatsächlich ist die Behauptung, dieser Gigant der reinen und angewandten Mathematik habe die spezielle Relativitätstheorie mitentdeckt, nicht ungewöhnlich, und es ist leicht zu verstehen, warum. Poincaré war der Erste, der das Relativitätsprinzip exakt auf Optik und Elektrodynamik ausdehnte. Während Lorentz in seinem Theorem der korrespondierenden Zustände ab 1899 diese Erweiterung des Relativitätsprinzips bis zu Effekten zweiter Ordnung implizit voraussetzte, nahm Poincaré an, dass es für alle Ordnungen gelte. Poincaré zeigte als Erster, dass Maxwells Gleichungen mit Quelltermen streng Lorentz-kovariant sind. … Poincaré nutzte als Erster das verallgemeinerte Relativitätsprinzip als Einschränkung für die Form der Koordinatentransformationen. Er erkannte, dass das Relativitätsprinzip impliziert, dass die Transformationen eine Gruppe bilden, und berief sich dabei auf die räumliche Isotropie. … Poincaré erkannte als Erster den Zusammenhang zwischen Lorentz’ ‚Ortszeit‘ und dem Problem der Uhrensynchronisation. … Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass Poincaré als Erster die Relativitätstheorie verstand.“ Poincaré untersuchte die Gleichzeitigkeit und die Konventionalität der gleichzeitigen Phänomene ferner Dimensionen. Er nahm Minkowskis Interpretation der Lorentz-Transformationen als passive, starre Rotation innerhalb einer vierdimensionalen pseudo-euklidischen Raumzeit vorweg. Ihm war auch bewusst, dass sich die elektromagnetischen Potenziale gemäß dem heute als Minkowski-Vierervektor bezeichneten Prinzip transformieren. Er nahm die wichtigsten Ergebnisse der relativistischen Dynamik (insbesondere die relativistischen Beziehungen zwischen Kraft, Impuls und Geschwindigkeit) vorweg, jedoch nicht E=mc² in seiner vollen Allgemeinheit.

Brown führte jedoch weiterhin Gründe an, die gegen eine Mitentdeckung Poincarés sprechen:

S. 63–64: „Welche Gründe sprechen dagegen, Poincaré den Titel eines Mitentdeckers der speziellen Relativitätstheorie zuzuerkennen? … Obwohl Poincaré unabhängig von Einstein verstand, wie die Lorentz-Transformationen zu nicht-galileischen Transformationsregeln für Geschwindigkeiten führen (tatsächlich leitete Poincaré die korrekten relativistischen Regeln ab), ist es nicht klar, ob er die moderne operative Bedeutung von Koordinatentransformationen vollständig erfasste. … Er schien die Rolle der Terme zweiter Ordnung in der Transformation nicht zu verstehen. Verglichen mit Lorentz und Larmor ist es noch weniger klar, ob Poincaré die Längenkontraktion oder die Zeitdilatation als Folge der Koordinatentransformation verstand. … Poincaré strebte nichts Geringeres als eine neue Theorie von Äther und Materie an – etwas weit Ambitionierteres als das, was in Einsteins Relativitätsarbeit von 1905 erschien … S. 65. Wie Einstein ein halbes Jahrzehnt später wollte Poincaré eine neue Physik, keine Neuinterpretation oder Reorganisation bestehender Konzepte.“

Brown widerspricht der Ansicht anderer Autoren und Historiker, der Hauptunterschied zwischen Einstein und seinen Vorgängern liege in Einsteins Ablehnung des Äthers. Denn es sei stets möglich, der speziellen Relativitätstheorie aus beliebigen Gründen den Begriff eines privilegierten Bezugssystems hinzuzufügen, solange man akzeptiere, dass dieses unbeobachtbar bleibe. Auch Poincaré habe argumentiert, dass „ der Äther eines Tages zweifellos als nutzlos verworfen werden wird “. Brown führte jedoch einige Beispiele für die seiner Meinung nach neuen Merkmale in Einsteins Werk an:

S. 66: „Die volle Bedeutung der relativistischen Kinematik wurde vor Einstein schlichtweg nicht richtig verstanden. Auch die ‚Relativitätstheorie‘, wie Einstein sie 1905 formulierte, war selbst in ihrer programmatischen Form nicht vorweggenommen.“ S. 69: „Wie gelangte Albert Einstein zu seiner speziellen Relativitätstheorie? … Ich möchte nur betonen, dass es unmöglich ist, Einsteins Entdeckung (wenn man das so nennen kann) der speziellen Relativitätstheorie zu verstehen, ohne die Auswirkungen der Quantenphysik zu berücksichtigen.“ S. 81: „In dieser Hinsicht [Brown bezieht sich auf die konventionelle Natur der gleichzeitigen Beobachtung entfernter Objekte] erweiterte Einstein im Grunde nur ein Thema, das Poincaré bereits eingeführt hatte. Wo Einstein jedoch weit über den großen Mathematiker hinausgeht, ist in seiner Behandlung der Koordinatentransformationen … Insbesondere die Herleitung der Phänomene der Längenkontraktion und der Zeitdilatation direkt aus den Lorentz-Transformationen in Abschnitt 4 der Arbeit von 1905 ist völlig originell.“

Anschließend entwickelt Brown seine eigene dynamische Interpretation der speziellen Relativitätstheorie im Gegensatz zum kinematischen Ansatz von Einsteins Arbeit aus dem Jahr 1905 (obwohl er sagt, dass diese dynamische Sichtweise bereits in Einsteins Arbeit aus dem Jahr 1905 enthalten ist, "verkleidet in der Sprache der Kinematik", S. 82), und dem modernen Verständnis der Raumzeit.

Roger Cerf (2006) ^{[ B 22 ]} räumte Einstein die Priorität bei der Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie ein und kritisierte die Behauptungen von Leveugle und anderen bezüglich der Priorität Poincarés. Cerf stimmte zwar zu, dass Poincaré wichtige Beiträge zur Relativitätstheorie geleistet hatte, argumentierte aber (in Anlehnung an Pais), dass Poincaré „ vor dem entscheidenden Schritt stehen geblieben “ sei, da er die Längenkontraktion als „dritte Hypothese“ behandelt habe. Daher habe Poincaré ein vollständiges Verständnis der grundlegenden Prinzipien der Relativitätstheorie vermissen lassen. „ Einsteins entscheidender Schritt bestand darin, dass er den mechanistischen Äther zugunsten einer neuen Kinematik aufgab. “ Cerf bestreitet auch die Vorstellung, dass Poincaré E=mc² im modernen relativistischen Sinne erfunden habe, da er die Tragweite dieser Beziehung nicht erkannt habe. Cerf hält Leveugles Hilbert-Planck-Einstein-Verbindung für eine unglaubwürdige Verschwörungstheorie .

Katzir (2005) ^{[ B 23 ]} argumentierte, dass Poincarés Werk nicht als Versuch der Formulierung der speziellen Relativitätstheorie, sondern als eigenständiger Versuch zur Lösung von Fragen der Elektrodynamik verstanden werden sollte. Im Gegensatz zu Miller und anderen ist Katzir der Ansicht, dass Poincarés Entwicklung der Elektrodynamik ihn zur Ablehnung des rein elektromagnetischen Weltbildes führte (aufgrund der 1905 eingeführten nicht-elektromagnetischen Poincaré-Spannungen), und dass Poincarés Theorie eine „ relativistische Physik “ darstellt, die vom Relativitätsprinzip geleitet wird. In dieser Physik blieben jedoch Lorentz’ Theorie und Newtons Theorie die fundamentalen Grundlagen der Elektrodynamik und Gravitation .

Walter (2005) argumentiert, dass sowohl Poincaré als auch Einstein 1905 die Relativitätstheorie aufstellten. 2007 schrieb er, dass Poincaré zwar 1905/06 formal die vierdimensionale Raumzeit einführte, aber weiterhin an der Idee der „Galilei-Raumzeit“ festhielt. Das heißt, Poincaré bevorzugte die Lorentz-Kovarianz gegenüber der Galilei-Kovarianz, wenn es um experimentell überprüfbare Phänomene geht; in Bezug auf Raum und Zeit jedoch bevorzugte er die Galilei-Raumzeit gegenüber der Minkowski-Raumzeit, und Längenkontraktion und Zeitdilatation seien lediglich scheinbare Phänomene aufgrund der Bewegung relativ zum Äther . Dies ist der fundamentale Unterschied zwischen den beiden Hauptansätzen der Relativitätstheorie: dem von Lorentz und Poincaré einerseits und dem von Einstein und Minkowski andererseits. ^{[ B 24 ]}

• Geschichte der Lorentz-Transformationen
• Geschichte der speziellen Relativitätstheorie
• Kritik an der Relativitätstheorie #Plagiatsvorwürfe und Prioritätsdiskussionen
• Liste der wissenschaftlichen Prioritätsstreitigkeiten
• Prioritätsstreit in der allgemeinen Relativitätstheorie
• Mehrfache Entdeckung

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