3. Douglas A. Staley, Langevin’s influence on relativity theories

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Volume 33: Pages 380-386, 2020

Langevin’s influence on relativity theories

Douglas A. Staleya)

5-1735 The Collegeway, Mississauga, Ontario L5L 3S7, Canada

A century ago, Paul Langevin [C. R. 173, 831 (1921)], through his influence, convinced the scientific community that Einstein’s theories of relativity were correct and could explain the Sagnac effect. A simple note in Comptes Rendus was all it took to silence many prominent skeptical scientists. The relativity skeptics had pointed to Sagnac’s experiment [C. R. 157, 1410 (1913)] with the interference of counter rotating light beams as proof that the speed of light was not the same in both directions, contrary to the key postulate in Einstein’s theory. Langevin showed that the result was also explained by relativity. The rest is history, and relativity has remained a center piece of theoretical physics ever since. Langevin had been captivated by solar eclipse observations of a shifted star pattern near the sun as reported by Eddington [Report on the Relativity Theory of Gravitation (Fleetway Press, Ltd., London, 1920)]. This was taken as proof positive for Einstein’s General Theory of Relativity. The case of a light beam split into two beams, which propagate in opposite directions around a circuit, has an analog in a simple thought experiment—a speed test for runners. Two runners can be timed on a running track with the runners going around the track in opposite directions. Two stop watches will display the time for each runner’s return to the starting position. The arithmetic difference in time shown on each stop watch will provide the differences in speed between the two runners. If the two speeds are the same, the time difference will be zero. It would not make any sense for one of the stop watches to measure a negative time, that is, time moving into the past. In fact, the idea is absurd! However, Langevin did just that, assigned the time for light to travel in one direction as positive while the time for the light to traverse in the opposite direction as negative, moving into the past! By so doing, Langevin reproduced Sagnac’s expression and declared that relativity explains Sagnac’s experiment. Langevin was wrong!

 

Il y a un siècle, Paul Langevin [Comptes Rendus 173, 831 (1921)], par son influence, a convaincu la communauté scientifique que les théories de la relativité d'Einstein étaient correctes et pouvaient expliquer l'effet Sagnac. Une simple note dans Comptes Rendus a suffi pour faire taire de nombreux scientifiques sceptiques éminents. Les sceptiques de la relativité avaient pointé l'expérience de G. Sagnac's [Comptes Rendus 157, 1410 (1913)] avec l'interférence de faisceaux lumineux à contresens comme preuve que la vitesse de la lumière n'était pas la même dans les deux sens, contrairement au postulat clé de la théorie d'Einstein. Langevin a démontré que le résultat s'expliquait également par la relativité. Le reste appartient à l'histoire et la relativité est restée un élément central de la physique théorique depuis lors. Langevin avait été captivé par les observations d'éclipse solaire par un décalage dans un motif d'étoiles près du soleil comme rapporté par A. S. Eddington [The Physical Society of London, “Report on the Relativity Theory of Gravitation” (Fleetway Press, Ltd, 1920)].]. Cela fut considéré comme une preuve positive de la théorie générale de la relativité d'Einstein. Le cas d'un faisceau lumineux divisé en deux faisceaux, qui se propagent dans des directions opposées autour d'un circuit, a un analogue dans une simple expérience de pensée - un test de vitesse pour des coureurs. Deux coureurs peuvent être chronométrés sur une piste de course avec les coureurs faisant le tour de la piste dans des directions opposées. Deux chronomètres afficheront l'heure du retour de chaque coureur à la position de départ. La différence de temps arithmétique indiqué sur chaque chronomètre fournira les différences de vitesse entre les deux coureurs. Si les deux vitesses sont identiques, le décalage horaire sera nul. Cela n'aurait aucun sens pour l'un des chronomètres de mesurer un temps négatif, c'est-à-dire un temps qui se déplace dans le passé. En fait, l'idée est absurde ! Cependant, c'est exactement ce que Langevin a fait en assignant un temps positif pour la lumière voyageant dans une direction tandis qu’un temps négatif pour la lumière traversant en direction opposée, c’est-à-dire se déplaçant dans le passé ! Ce faisant, Langevin reproduisit l'expression de Sagnac et déclara que la relativité explique l'expérience de Sagnac. Mais Langevin avait tort!

 

Key words: Special Relativity; Sagnac; Langevin; Optical Gyros; Speed of Light; Michelson & Morley; Temperature Control; GPS.

Received: May 27, 2020; Accepted: September 6, 2020; Published Online: September 25, 2020

 

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