Jak je magnetické pole pouze elektrické pole s aplikovanou relativity?

Vzájemné vztahy elektrických polí a magnetická pole jsou jednou ze základních myšlenek v fyzice a tento koncept je úzce spojen s teorií relativity. V tomto článku vysvětlím, jak je možné, že magnetické pole může být považováno za elektrické pole, na které se vztahuje relativita.

Elektrická pole a magnetická pole

Elektrická pole vycházejí z elektrických nábojů, ty také působí silami na jiné elektrické náboje, zatímco magnetická pole vyzařují z pohyblivých elektrických nábojů a ty působí i na další pohyblivé náboje.

Speciální teorie relativity

Speciální teorie relativity má dvě axiomatiky: že zákony fyziky jsou invariantní při Lorentzových transformacích mezi inerciálními referenčními rámci (tj. jsou kovariantní) a že rychlost světla ve vakuu je konstantní nezávisle na jakémkoli pohybu nebo zdroji světla.

Relativita a elektromagnetismus

Avšak při uvažování elektromagnetismu vzhledem k těmto principům, jak je aplikoval Einstein ve svých teoriích relativity, zjišťujeme, že tento proces ukazuje dva oddělené aspekty známé jako elektromagnetická pole – konkrétně elektrické pole a magnetické pole. Magnetické pole může vypadat jako elektrické pole v jiném inerciálním systému v závislosti na tom, zda je pozorovatel nebo zdroj v pohybu relativně k sobě.

Magnetické pole jako relativistické elektrické pole

Pojďme si představit pozitivně nabitou částici pohybující se uvnitř drátu; v referenčním rámci tohoto drátu existuje kolem této částice elektrické pole. Nicméně, pokud přejdeme na pohled z hlediska běžícího objektu, pak se neutrální atomy v drátu začnou pohybovat, zatímco negativně nabitá částice se zdá být hustěji zabalená kvůli délkové kontrakci (důsledek speciální teorie relativity). Následně existuje elektrické pole při pohledu proti jeho stacionárnímu rámcovému systému, ale je vnímáno jako magnetismus uvnitř něj.

Závěr

Shrnutím lze magnetické pole chápat prostřednictvím relativistických způsobů jako elektrickou sílu. Tento spojený vztah mezi elektřinou a magnetismem prostřednictvím teorie relativity pomáhá hluboce rozvíjet naše pochopení elektromagnetismu a odhaluje také hlubokou podstatu Einsteinovy teorie relativity v našem vnímání fyzické reality.