¿Fue la Transformación de Lorentz más una suposición educada o más una derivación matemática?

La mayor parte de la física y la ciencia en general es una conjetura educada. Así es como funciona el método científico; Usted hace una conjetura y ve si está de acuerdo con el experimento. Su conjetura también se juzga por otros criterios, como la compatibilidad con la literatura existente y la “belleza intrínseca”.

Sin embargo, la derivación matemática de las ecuaciones físicas tiene sentido si está en el contexto de una teoría paraguas más amplia que también explica otros fenómenos. En este caso usualmente tomamos la relatividad especial como la teoría del paraguas. La relatividad especial se resume con dos postulados:
1) la velocidad de la luz en el vacío es la misma en todos los marcos inerciales
2) las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia
Puede usar estos y algunos otros supuestos sobre el espacio-tiempo para derivar las transformaciones de Lorentz. También puede tomar otras teorías generales como puntos de partida: Derivaciones de las transformaciones de Lorentz.

Personalmente, no creo que la distinción sea muy importante. Puede comenzar con las transformaciones de Lorentz y derivar la constancia de la velocidad de la luz, por ejemplo.

Lorentz y otros intentaron aferrarse a la idea de un medio universal para las ondas de luz llamado éter, a pesar de los nulos resultados del experimento de Michelson-Morley. La transformación finalmente se aplicó a los objetos físicos que se movían a través del éter imaginado, de modo que su contracción ocultaría exactamente el cambio imaginado en la velocidad de la luz local: la historia de las transformaciones de Lorentz.

Comenzó como una transformación general y luego se ajustó a los datos en cierto sentido. Cuando se incorporó a la teoría especial de Einstein, se le dio una base más racional. Es decir, se derivó en la teoría.

Mi respuesta original se basó en lo que Lorentz y otros hicieron empíricamente. Para ver qué hizo Einstein, puede consultar su primer artículo sobre el tema: Página en ffn.ub.es

Parece haber asumido que el espacio sería tal que las transformaciones debían ser lineales y luego se trabajó a partir de sus postulados basados ​​en un sistema simple para llegar a conjuntos de ecuaciones de transformación.

Lorentz fue el primero en presentar este conjunto de ecuaciones de transformación. Lo basó en la idea de que una carga móvil tenía que mantener invariantes las ecuaciones de Maxwell. Como creían entonces en el Eter Luminífero, un marco de referencia en el espacio que proporciona un movimiento estacionario absoluto; Lorentz se dio cuenta de que todos los objetos deberán aplastarse en su dirección de desplazamiento y los relojes en movimiento tendrán que correr lento para que estas transformaciones funcionen. Esto se debió al hecho de que las ecuaciones de Maxwell, que involucraban la velocidad de la luz, no especificaban en qué marco la luz tenía este valor, C. Por lo tanto, Lorentz asumió el valor para referirse al marco de referencia del reposo absoluto; el marco del éter. Estos cambios en la duración y el tiempo fueron absolutos.

Einstein, por otro lado, más tarde e independientemente los derivó basándose en un solo principio: la velocidad de la luz; como aparece en las ecuaciones de Maxwell, debe ser el mismo para todos los marcos de referencia de velocidad uniforme. En una sola idea, prescindió de la idea de un marco de reposo absoluto; demoler el éter con él y establecer las consecuencias peculiares de las transformaciones de Lorentz a eso puramente de movimiento relativo entre dos observadores. Más tarde se enteró del experimento de Michelson Morely.

En mi opinión, el resultado de Lorentz fue, en cierto sentido, un truco matemático para salvar al éter a la luz de Michelson-Morley.

Einstein, por otro lado, comenzó con sus postulados de relatividad y la contracción siguió de forma natural, lo que le dio una base física real.

Curiosamente, Einstein hizo algo similar con la teoría cuántica. Plank ideó la teoría cuántica en un esfuerzo por presentar una manera de calcular con precisión la radiación del cuerpo negro. No creía que su idea representara ningún tipo de realidad física.

Con su explicación del efecto fotoeléctrico, Einstein le dio a la teoría cuántica una base física.