چگونه یک میدان مغناطیسی تنها یک میدان برقی با اعمال نسبیت است؟

روابط متقابل میدان‌های الکتریکی و میدان‌های مغناطیسی یکی از ایده‌های بنیادی در فیزیک است و این مفهوم به طور نزدیک به نظریه نسبیت مرتبط است. در این مقاله من توضیح می‌دهم که چگونه ممکن است میدان مغناطیسی به عنوان یک میدان الکتریکی که نسبیت بر آن اعمال می‌شود، در نظر گرفته شود.

میدان های الکتریکی و میدان های مغناطیسی

میدان های الکتریکی از شارژ های الکتریکی می آیند، آنها همچنین نیروهای دیگری را بر روی شارژ های الکتریکی اعمال می کنند در حالی که میدان های مغناطیسی از شارژ های الکتریکی در حال حرکت منتشر می شوند و این ها بر روی سایر شارژ های در حال حرکت نیز عمل می کنند.

نظریه نسبیت خاص

نظریه نسبیت خاص دو فرضیه دارد: این که قوانین فیزیک تحت تحولات لورنتز بین چارچوب های مرجع بی وقفه تغییر نمی کنند (به عنوان مثال آنها هم تغییر می کنند) ، و اینکه سرعت نور در خلاء بدون توجه به هر حرکت یا منبع نور ثابت است.

نسبیت و الکترومغناطیس

با این حال، وقتی که الکترومغناطیس را با توجه به این اصول که توسط نظریه نسبیت انیشتین اعمال می شود، در نظر می گیریم، می بینیم که این فرآیند دو جنبه جداگانه ای را که به عنوان میدان های الکترومغناطیسی شناخته می شوند نشان می دهد، یعنی میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی. یک میدان مغناطیسی ممکن است مانند یک میدان الکتریکی در یک قاب دیگر به این بستگی داشته باشد که آیا ناظر یا منبع نسبت به یکدیگر در حال حرکت است.

میدان مغناطیسی به عنوان یک میدان الکتریکی نسبی

بیایید یک ذره بار مثبت را در یک سیم حرکت دهیم؛ در چارچوب مرجع برای چنین سیمی یک میدان الکتریکی در اطراف چنین ذره ای وجود دارد. اما اگر به نقطه ی دید یک جسم در حال حرکت تغییر کنیم، اتم های خنثی درون سیم شروع به حرکت می کنند در حالی که ذرات شارژ منفی به دلیل انقباض طول (یک نتیجه ناشی از نسبیت خاص) ، متراکم تر به نظر می رسند. در نتیجه، یک میدان الکتریکی وجود دارد که در برابر قاب ثابت آن دیده می شود اما به عنوان مغناطیس در داخل آن ظاهر می شود.

نتیجه گیری

در نتیجه، میدان مغناطیسی را می توان از طریق روش های نسبیت شناسی به عنوان یک نیروی الکتریکی درک کرد. این پیوند که برق را با مغناطیس از طریق نظریه نسبیت متصل می کند نه تنها به ما کمک می کند تا بیشتر در مورد الکترومغناطیس درک کنیم بلکه ماهیت عمیق نظریه نسبیت انیشتین را در درک ما از واقعیت فیزیکی نشان می دهد.