Miten magneettikenttä on vain sähkökenttä, jossa sovelletaan suhteellisuusteoriaa?
Sähkökenttien ja Magneettikentät ovat yksi fysiikan perusajatuksista, ja tämä käsite liittyy läheisesti suhteellisuusteoriaan. Tässä artikkelissa selitän, miten voi olla mahdollista, että magneettikenttää voidaan pitää sähkökenttänä, johon suhteellisuusteoriaa sovelletaan.
Sähkö- ja magneettikentät
Sähkökentät tulevat sähkövarauksista, ne vaikuttavat myös muihin sähkövarauksiin, kun taas magneettikentät lähettävät liikkuvista sähkövarauksista ja nämä vaikuttavat myös muihin liikkuviin varauksiin.
Erityinen suhteellisuusteoria
Erityisellä suhteellisuusteorialla on kaksi olettamusta: että fysiikan lait ovat invariantteja Lorentzin muunnoksissa inertiakoordinaattikehysten välillä (ts. ne ovat kovariantteja) ja että valon nopeus tyhjiössä on vakio liikkeestä tai valonlähteestä riippumatta.
Suhteellisuusteoria ja sähkömagnetismi
Kuitenkin, kun tarkastelemme sähkömagnetismia suhteessa näihin Einsteinin suhteellisuusteorioiden soveltamiin periaatteisiin, huomaamme, että tämä prosessi osoittaa kaksi erillistä näkökohtaa, jotka tunnetaan sähkömagneettisina kenttinä - nimittäin sähkökenttä ja magneettikenttä. Magneettikenttä voi näyttää sähkökentältä toisessa kehyksessä riippuen siitä, onko tarkkailija vai lähde liikkeessä suhteessa toisiinsa.
Magneettikenttä relativistisena sähkökenttänä
Tarkastellaan positiivisesti varautunutta hiukkasta, joka liikkuu langan sisällä; Tällaisen langan viitekehyksessä tällaisen hiukkasen ympärillä on sähkökenttä. Jos kuitenkin siirrymme käynnissä olevasta kappaleesta tulevaan näkökulmaan, langan sisällä olevat neutraalit atomit alkavat liikkua, kun taas negatiivisesti varautuneet hiukkaset näyttävät tiheämmin pakatuilta pituuden supistumisen vuoksi (erityisen suhteellisuusteorian aiheuttama seuraus). Näin ollen on olemassa sähkökenttä, kun sitä tarkastellaan sen kiinteää kehystä vasten, mutta se näkyy magnetismina sen sisällä.
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että magneettikenttä voidaan ymmärtää relativistisin keinoin sähköisenä voimana. Tämä yhteyden yhdistäminen magnetismiin suhteellisuusteorian kautta ei ainoastaan auta meitä ymmärtämään enemmän sähkömagnetismista, vaan paljastaa myös Einsteinin suhteellisuusteorian syvällisen luonteen käsityksessämme fyysisestä todellisuudesta.
