Sidelights on Relativity Section section-0006

As to the mechanical nature of the Lorentzian ether, it may be said of it, in a somewhat playful spirit, that immobility is the only mechanical property of which it has not been deprived by H. A. Lorentz. It may be added that the whole change in the conception of the ether which the special theory of relativity brought about, consisted in taking away from the ether its last mechanical quality, namely, its immobility. How this is to be understood will forthwith be expounded. The space-time theory and the kinematics of the special theory of relativity were modelled on the Maxwell-Lorentz theory of the electromagnetic field. This theory therefore satisfies the conditions of the special theory of relativity, but when viewed from the latter it acquires a novel aspect. For if K be a system of co-ordinates relatively to which the Lorentzian ether is at rest, the Maxwell-Lorentz equations are valid primarily with reference to K. But by the special theory of relativity the same equations without any change of meaning also hold in relation to any new system of co-ordinates K′ which is moving in uniform translation relatively to K. Now comes the anxious question: - Why must I in the theory distinguish the K system above all K′ systems, which are physically equivalent to it in all respects, by assuming that the ether is at rest relatively to the K system? For the theoretician such an asymmetry in the theoretical structure, with no corresponding asymmetry in the system of experience, is intolerable. If we assume the ether to be at rest relatively to K, but in motion relatively to K′, the physical equivalence of K and K′ seems to me from the logical standpoint, not indeed downright incorrect, but nevertheless inacceptable.

Quant à la nature mécanique de l’éther lorentzien, on peut dire de lui, sur un ton quelque peu plaisant, que l’immobilité est la seule propriété mécanique dont H. A. Lorentz ne l’ait pas dépouillé. On peut ajouter que tout le changement apporté à la conception de l’éther par la théorie de la relativité restreinte consista à lui retirer sa dernière qualité mécanique, à savoir son immobilité. Nous allons immédiatement exposer comment il faut comprendre cela. La théorie de l’espace-temps et la cinématique de la théorie de la relativité restreinte furent modelées sur la théorie de Maxwell-Lorentz du champ électromagnétique. Cette théorie satisfait donc aux conditions de la théorie de la relativité restreinte, mais, considérée du point de vue de cette dernière, elle acquiert un aspect nouveau. En effet, si K est un système de coordonnées par rapport auquel l’éther lorentzien est au repos, les équations de Maxwell-Lorentz sont valables en premier lieu relativement à K. Mais, selon la théorie de la relativité restreinte, les mêmes équations, sans aucun changement de signification, valent aussi relativement à tout nouveau système de coordonnées K′ qui se déplace d’un mouvement de translation uniforme par rapport à K. Surgit alors la question inquiétante : pourquoi dois-je, dans la théorie, distinguer le système K de tous les systèmes K′, qui lui sont physiquement équivalents à tous égards, en supposant que l’éther est au repos relativement au système K ? Pour le théoricien, une telle asymétrie dans la structure théorique, à laquelle ne correspond aucune asymétrie dans le système de l’expérience, est intolérable. Si nous supposons que l’éther est au repos relativement à K, mais en mouvement relativement à K′, l’équivalence physique de K et K′ me paraît, du point de vue logique, non pas à proprement parler incorrecte, mais néanmoins inacceptable.