Henri Poincaré
Çalışmaları > Görelilik üzerine çalışma > Kütle-enerji ilişkisi

Daha önce keşfeden diğerleri gibi, Poincaré (1900) kütle ve elektromanyetik enerji arasında bir ilişki keşfetti. Etki/tepki ilkesi ile Lorentz esir kuramı arasındaki çatışmayı incelerken, elektromanyetik alanlar işe karıştığınfa ağırlık merkezinin hala düzgün bir hızla devinip devinmediğini belirlemeye çalıştı. Etki/tepki ilkesinin yalnızca madde için geçerli olmadığını, elektromanyetik alanın kendi momentumuna sahip olduğunu fark etti. Poincaré, bir elektromanyetik dalganın elektromanyetik alan enerjisinin, kütle yoğunluğu E/c2 olan imgesel bir sıvı ("fluide fictif" ,"kurgusal akışkan") gibi davrandığı sonucuna varmıştır. Eğer kütle çerçevesinin merkezi hem maddenin kütlesi hem de kurgusal akışkanın kütlesi tarafından tanımlanıyorsa ve kurgusal akışkan yok edilemezse -ne yaratılır ne de yok edilir- o zaman kütle merkezi çerçevesinin devinimi tekdüze (üniform) kalır. Ancak elektromanyetik enerji, diğer enerji biçimlerine dönüştürülebilir. Böylece Poincaré, uzayın her noktasında elektromanyetik enerjinin dönüştürülebildiği ve aynı zamanda enerjiyle orantılı bir kütle taşıyan elektrik enerjisi olmayan bir akışkanın var olduğunu varsaymıştır. Bu biçimde kütle merkezinin devinimi düzgün kalır. Poincaré, bu varsayımlara çok şaşırmamak gerektiğini çünkü bunların yalnızca matematiksel kurgular olduğunu söyledi.
Bununla birlikte, Poincaré'nin kararı, çerçeveleri değiştirirken bir çelişkiye yol açtı: Bir Hertz osilatörü belirli bir yönde ışıma yapıyorsa, kurgusal akışkanın eylemsizliğinden dolayı bir geri tepmeyle karşılacaktır. Poincaré, devinimli kaynağın çerçevesine bir Lorentz yükseltmesi (v/c dereceye) gerçekleştirdi. Enerji korunumunun her iki çerçevede de geçerli olduğunu, ancak momentumun korunumu yasasının bozulduğunu kaydetti. Bu, onun nefret ettiği bir kavram olan sürekli devinim izin verecekti. Doğa yasaları, referans çerçevelerinde farklı olmak zorunda kalacaktı ve görelilik ilkesi geçerli olmayacaktı. Bu nedenle, bu durumda da esirde başka bir dengeleyici mekanizmanın olması gerektiğini savundu.
Poincare, St. Louis dersinde (1904) bu konuya geri döndü. Bu kez (ve daha sonra 1908'de) ve yukarıda bahsedilen sorunları gidermek için esir çözümünü eleştirdi:
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| “ | Aygıt sanki bir top ve yansıtılan enerji bir topmuş gibi geri tepecek ve bu, mevcut mermimizin kütlesi olmadığı için Newton ilkesiyle çelişiyor; madde değil, enerjidir. [..] Osilatörü alıcıdan ayıran ve bozukluğun birinden diğerine geçerken geçmek zorunda olduğu uzayın boş olmadığını, sadece esirle değil, havayla, hatta bir miktar ince, ancak ölçülebilir akışkan ile gezegenler arası uzay; Bu maddenin, enerji kendisine ulaştığı anda alıcının yaptığı gibi şoku aldığını ve rahatsızlık onu terk ettiğinde geri teptiğini mi? Bu, Newton'un ilkesini kurtarırdı, ama bu doğru değil. Yayılması sırasında enerji her zaman bir maddi alt tabakaya bağlı kalsaydı, bu madde ışığı da beraberinde taşırdı ve Fizeau, en azından hava için, böyle bir şeyin olmadığını gösterdi. Michelson ve Morley o zamandan beri bunu doğruladı. Özgün maddenin hareketlerinin eterinkilerle tam olarak dengelendiğini de varsayabiliriz; ama bu bizi bir an önce yapılanlarla aynı düşüncelere götürecektir. İlke, bu şekilde yorumlanırsa, her şeyi açıklayabilir, çünkü görünür hareketler ne olursa olsun, onları telafi etmek için varsayımsal hareketler hayal edebiliriz. Ama herhangi bir şeyi açıklayabiliyorsa, hiçbir şeyi önceden bildirmemize izin vermeyecektir; her şeyi önceden açıkladığı için çeşitli olası hipotezler arasında seçim yapmamıza izin vermeyecektir. Bu nedenle işe yaramaz hale gelir. | „ |

Ayrıca açıklanamayan diğer iki etkiyi de tartıştı: (1) Lorentz'in değişken kütlesi  \gamma m, Abraham'ın değişken kütle kuramı ve Kaufmann'ın hızlı devinen elektronların kütlesi üzerindeki deneylerinden çıkan kütlenin korunmama durumu ve (2) Marie Curie'nin radyum deneylerinde enerjinin korunmama durumu.
Poincare çelişkisini, esir içinde herhangi bir dengeleme mekanizması kullanmadan çözen, Albert Einstein'ın kütle-enerji denkliği (1905) kavramıydı; ışınım veya ısı olarak enerji kaybeden bir cismin kütlesi m = E/c2 miktarında bir kütle kaybediyordu. Hertz osilatörü yayınım sürecinde kütle kaybeder ve momentum herhangi bir çerçevede korunur. Bununla birlikte, Poincaré'nin Ağırlık Merkezi probleminin çözümü ile ilgili olarak, Einstein, Poincare'nin formülasyonunun ve 1906'dan itibaren kendisininkinin matematiksel olarak eşdeğer olduğunu kaydetti.