磁場は、相対性理論が適用された単なる電場なのでしょうか?

電場と磁場は物理学の基本的な考え方の一つであり、この概念は相対性理論と密接に関連しています。この記事では、磁場が相対性理論が適用される電場と見なすことができる方法について説明します。

電界と磁場

電界は電荷から来て、他の電荷にも力を加えますが、磁場は移動する電荷から放出され、これらの電荷は他の移動する電荷にも作用します。

特殊相対性理論

特殊相対性理論には2つの仮定があります:物理法則は慣性基準系間のローレンツ変換の下で不変である(つまり、それらは共変である)、そして真空中の光の速度は、光の運動や光源に関係なく一定であるということです。

相対性理論と電磁気学

しかし、アインシュタインの相対性理論によって適用されたこれらの原理に関して電磁気学を考えると、このプロセスは電磁場として知られる2つの別々の側面、すなわち電場と磁場を示していることがわかります。磁場は、観測者またはソースが互いに相対的に動いているかどうかに応じて、別のフレームで電場のように見える場合があります。

相対論的電場としての磁場

正に帯電した粒子がワイヤー内を移動することを考えてみましょう。そのようなワイヤの基準系には、そのような粒子の周囲に電界が存在する。しかし、走っている物体からの視点に変わると、ワイヤー内の中性原子は動き始めますが、負に帯電した粒子は長さの収縮(特殊相対性理論によってもたらされる結果)により、より密集しているように見えます。その結果、静止したフレームに対して見ると電場が存在しますが、その内部には磁力として現れます。

結論

結論として、磁場は相対論的手段を通じて電気力として理解することができます。相対性理論を通じて電気と磁気を結びつけるこのリンクは、電磁気学について理解を深めるのに大いに役立つだけでなく、アインシュタインの相対性理論が物理的現実の認識における深遠な性質を明らかにします。