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一个有趣的话题

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最近想到一个有趣的地方。当一个电子匀速直线运动时,在静止参考系的观察者会看见电子在运动,运动产生了电流,因为有了电流,又产生了磁场。而和电子一起动的参考系观察者会看见电子不在动,所以没有磁场。这时就产生了不和谐的地方,一个参考系有磁场,一个参考却没有磁场。不同参考系会得到不同结论。更进一步下去,一个参考系会有和磁场相关的相互作用(洛伦兹力),另一个参考系却没有这种相互作用,这个看上去很荒唐。物理规律在不同参考系不一样?难道物理学不存在。其实深入下去就是一条通向狭义相对论之路。电磁场理论在静止时候很完美,但是当动起来之后,一切都发生了变化。也许当人类开始研究电和磁的时候,就已经踏上了一条通向狭义相对论之路了。


来自Android客户端1楼2019-09-25 07:21回复
    狭相本来就是为了协调机械运动和电磁运动而出现的。说白了就是用洛伦兹协变替换伽利略协变,从而得出光速是运动极限速度的推论。
    但是比较讽刺的是,洛伦兹本人并不承认相对性原理。


    IP属地:浙江来自Android客户端2楼2019-09-25 07:44
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      楼主的这个故事,看起来好像很神奇,同一个电子在不同的人看来,
      一个人看来是有磁场的,在另一个人看来是没有磁场的!
      问题出在我们不应该把电磁场的看作是一种特殊物质。
      因为物质存在于自然界某个地方,不可能一个人说它是真实存在的,一个人说它是不存在的。
      那么静止的电荷周围真实存在的是什么物质呢? 当然是电场!
      答案自然就水落石出了,磁场就是运动的电场,电磁场实际上是一个场。


      IP属地:浙江3楼2019-09-25 08:06
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        E和B都不是张量,也就可以在一些坐标系不为0而在另一些坐标系为0


        IP属地:河北来自Android客户端4楼2019-09-25 08:44
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          动生电动势和感生电动势本质其实相同,都是由于相对运动而产生的。电磁场天生就是相对论性的,电磁场的变换无所谓经典的相对论性的,只有相对论性的。研究运动电荷激发的电磁场,也是先写出静止电荷周围的电场,再变换到其他参考系去~
          举例来说,研究电子在正交电磁场中运动轨迹,若E不是很大,总可以先选取适当速度的参考系,经洛伦兹变换,让该参考系中只出现磁场,这样电子在该参考系中做匀速圆周运动,而该该参考系相对地面做匀速直线运动,这样这个粒子相当于沿地面滚动的硬币上的一点,它的轨迹就是一条摆线。如果电子有垂直于电磁场方向的初速,那么它的轨迹就是内/外摆线,这就比求解运动方程简单清晰多了。
          电磁场的相对性并不会带来矛盾,因为在不同参考系中,由于尺缩关系会导致电流密度和电荷密度发生变化,由此产生额外的电场或磁场力补偿电磁场变换产生的效果。例如两根并排放置的长直导线,一根中有均匀正电荷正向运动,另一根中有均匀负电荷反向运动,保证周围的合电场为0。当一个电子经过周围时,必然会受到两根导线共同激发的磁场的洛伦兹力的作用,但在电荷自己的静止参考系中,由于速度为0,不存在洛伦兹力。事实上在粒子的参考系中两根导线内分布的电荷密度发生了不同的变化,导致原本为0的电场现在不为0了,于是电子又受到一个电场力。由电磁场变换同样能够证明,这两个力的效果是完全等效的,它们之间只差一个洛伦兹变换。历史上著名的特鲁顿——诺伯实验及其零结果,第一个证明了电磁场间的这种相对性。


          IP属地:上海来自手机贴吧5楼2019-09-25 14:04
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            学习一下量子场论就知道怎么回事了


            IP属地:四川7楼2019-09-27 14:38
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              我觉得吧,当你跟电子同步的时候,并非没有磁场了,只不过你跟它同步了观察不到磁场而已。就像是你在地球人看不到地球在飞


              IP属地:河南来自Android客户端8楼2019-09-27 15:15
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                你说的是电生磁?电流通过导线产生磁场?电流通过导线,自然以导线作为参照物,其它乱七八糟的管他呢……


                IP属地:四川来自Android客户端9楼2019-09-28 21:59
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                  因为光学学得不好,我不太理解迈克尔逊莫雷实验。
                  不过有个电磁扭矩实验,我觉得是更简洁地导向相对论。
                  我认为比较理想的顺序是
                  麦克斯韦方程组导出洛伦兹变换导出相对论。


                  IP属地:陕西10楼2019-10-05 15:47
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