Jak je magnetické pole pouze elektrickým polem s teorií relativity?

Vzájemné vztahy elektrických polí a magnetická pole jsou jednou ze základních myšlenek fyziky 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 teorie relativity.

Elektrická pole a magnetická pole

Elektrická pole pocházejí z elektrických nábojů, působí také silou na jiné elektrické náboje, zatímco magnetická pole vyzařují z pohybujících se elektrických nábojů a tato také působí na jiné pohybující se náboje.

Speciální teorie relativity

Speciální teorie relativity má dva postuláty: že fyzikální zákony jsou neměnné při Lorentzových transformacích mezi inerciálními vztažnými soustavami (tj. jsou kovariantní) a že rychlost světla ve vakuu je konstantní bez ohledu na pohyb nebo zdroj světla.

Relativita a elektromagnetismus

Když se však zamyslíme nad elektromagnetismem s ohledem na tyto principy, jak je aplikují Einsteinovy teorie relativity, zjistíme, že tento proces vykazuje dva oddělené aspekty známé jako elektromagnetická pole – jmenovitě elektrické pole a magnetické pole. Magnetické pole se může jevit jako elektrické pole v jiném záběru v závislosti na tom, zda je pozorovatel nebo zdroj v pohybu relativně vůči sobě.

Magnetické pole jako relativistické elektrické pole

Uvažujme kladně nabitou částici pohybující se uvnitř drátu; V referenční soustavě takového vodiče existuje elektrické pole kolem takové částice. Pokud se však změníme na úhel pohledu přicházející od běžícího objektu, pak se neutrální atomy uvnitř drátu začnou pohybovat, zatímco záporně nabité částice se zdají být hustěji namačkány v důsledku smršťování délky (důsledek způsobený speciální teorií relativity). Z toho vyplývá, že existuje elektrické pole, když se díváme proti jeho stacionární soustavě, ale jeví se v něm jako magnetismus.

Závěr

Závěrem lze říci, že magnetické pole lze chápat relativistickými prostředky jako elektrickou sílu. Toto spojení spojující elektřinu s magnetismem prostřednictvím teorie relativity nám nejen pomáhá lépe porozumět elektromagnetismu, ale také odhaluje hlubokou povahu Einsteinovy teorie relativity v našem vnímání fyzikální reality.