איך שדה מגנטי הוא רק שדה חשמלי עם יחסיות מוחל?
הקשרים בין שדות חשמליים ו שדות מגנטיים הם אחד הרעיונות הבסיסיים בפיזיקה, ועיקרון זה קשור קשר הדוק לתיאוריה של יחסות. במאמר זה אסביר כיצד זה יכול להיות שאפשר להתייחס לשדה מגנטי כשדה חשמלי שעליו חלה יחסות.
שדות חשמליים ושדות מגנטיים
שדות חשמליים מגיעים מטענים חשמליים, הם גם מפעילים כוחות על מטענים חשמליים אחרים בעוד שדות מגנטיים פולטים מתוך מטענים חשמליים נעים ואלה פועלים גם על מטענים נעים אחרים.
תאוריית היחסות המיוחדת
לתאוריה המיוחדת של היחסות יש שני פוסטולטים: שחוקי הפיזיקה אינבריאנטים תחת טרנספורמציות לורנץ בין מסגרות התייחסות אינרציאליות (כלומר, הם קובריאנטים), וכי מהירות האור בוואקום היא קבועה ללא קשר לתנו
יחסיות ואלקטרומגנטיות
עם זאת, כאשר אנו מתבוננים באלקטרומגנטיות ביחס לעקרונות אלה כפי שהושפעו על ידי תאוריות יחסיות של איינשטיין, אנו מגלים כי תהליך זה מראה שני היבטים נפרדים הידועים כשדות אלקטרומגנטיים, כלומר שדה חשמלי ושדה מגנטי. שדה מגנטי יכול להופיע כמו שדה חשמלי במסגרת אחרת בהתאם לכך שהמשקיף או המקור בתנועה יחסית אחד לשני.
שדה מגנטי כשדה חשמלי יחסי
בואו נבחן חלקיק טעון חיובי הנעים בתוך חוט; במסגרת ההתייחסות לחוט כזה קיים שדה חשמלי סביב חלקיק כזה. עם זאת, אם אנו משתנים לנקודת המבט שמגיעה מהחפץ הנעה אז אטומים ניטרליים בתוך חוט מתחילים לנוע בעוד חלקיקים טעונים לרעה נראים צפופים יותר בשל התכווצות אורך (השלכה הובאה על ידי יחסיות מיוחדת). כתוצאה מכך, קיים שדה חשמלי כאשר נצפה מול המסגרת המקומית שלו, אך נראה כמגנטיות בתוכו.
מסקנות
לסיכום, שדה מגנטי יכול להיות מובן דרך אמצעים רלטיביסטיים ככוח חשמלי. הקשר הזה שמחבר חשמל עם מגנטיות באמצעות תאוריית היחסות לא רק הולך דרך ארוכה כדי לעזור לנו להבין יותר על אלקטרומגנטיות אלא גם חושף את הטבע העמוק של תאוריית היחסות של איינשטיין
