Галилея относительности и электродинамики

Рассмотрим следующее:

С одной стороны, принцип относительности Галилея (полностью примененный к ньютоновской механике) гласит:

Нет никакого механического эксперимента, который вы могли бы провести, чтобы измерить разницу между инерциальными системами отсчета.

С другой стороны, уравнения Максвелла (или законы электродинамики; законы движения) в соответствии с принципом относительности Галилея дают неэквивалентность инерциальных систем отсчета.

Мой вопрос: из уравнений Максвелла мы получаем электромагнитную волну. Задав вопрос, в какой системе отсчета волна имеет скорость с тогда мы понимаем, что эфир является этой ссылкой. Все мы знаем, что сегодня это неправильно, но с точки зрения физика XIX века, когда мы пытаемся измерить скорость с в движущейся системе отсчета (относительно эфирной системы) с принципом относительности Галилея, мы тогда понимаем, что скорость с отличается, скажем: с "=" в с + с (*)

Это формула с "=" в с + с другой способ проверить, что уравнения Максвелла различны в разных системах отсчета? (**)

(*) где с - скорость света относительно остальной системы отсчета относительно эфира, в с это скорость движущейся системы С по отношению к эфиру и с - скорость света относительно системы отсчета S.

(**) и тогда нет эквивалентности инерциальных систем отсчета для электромагнетизма; и тогда физика различна в одном отношении в покое по отношению к эфиру по сравнению с движущимся, также по отношению к эфиру; и затем есть одна «абсолютная» система отсчета, в которой выполняются уравнения Максвелла: система эфира; и тогда существует тип эксперимента, который мог бы измерить абсолютное движение; и тогда это противоречит принципу относительности для электромагнетизма.

Ответы (2)

Во-первых, галилеевское и ньютоновское пространство-время не полностью совпадают. Галилеево пространство-время — это кортеж ( р 4 , т а б , час а б , ) (см. галилеев пространственно-временной интервал? ), в то время как ньютоновское пространство-время представляет собой кортеж ( р 4 , т а б , час а б , , λ а ) где λ а это поле, которое добавляет предпочтительный кадр покоя:

λ а "=" ( т ) а

Другими словами, галилеев подход — это относительность, которая (с преобразованием Галилея) несовместима с уравнениями Максвелла, а Ньютон добавляет систему покоя, которую можно рассматривать как систему отсчета эфира. Этот подход позволяет добавить к механике электромагнетизм, нарушив принцип относительности для электромагнетизма.

Ваши выводы о том, что уравнения Максвелла не инвариантны относительно преобразования Галилея, правильны и хорошо известны. Идея предпочтительной системы покоя эфира была отклонена экспериментом Майкельсона-Морли.установил независимость скорости света от системы отсчета. Лоренц показал, что изменение преобразования координат с Галилея на то, которое Пуанкаре позже назвал в честь Лоренца, приведет к замедлению времени и сокращению длины эфира и сделает скорость света независимой от системы отсчета. Другими словами, эфир стал необнаружим. В свою очередь Эйнштейн указал, что преобразование Лоренца можно рассматривать в отношении самого пространства-времени, и существование необнаружимого эфира больше не требуется. Наконец механика и электромагнетизм были объединены одним и тем же принципом относительности.

Это как звук. Скорость звука с вычисляется относительно системы отсчета воздуха. Если воздух движется со скоростью в в другом кадре, то скорость звука в каком-то смысле с + в . И при этом вы не говорите: законы физики в этих системах отсчета другие! Давайте проведем эксперимент по обнаружению абсолютного движения! Потому что это «абсолютное движение» будет относительно воздуха. Это то, что мы называем предпочтительной системой отсчета .

И, конечно же, физик XIX века хорошо знает звук, или волны вообще, в средах. Все относительно, когда медиа не движется. То же самое происходит с электромагнетизмом: если предположить, что теория эфира верна (это не так), то ваше «абсолютное движение» будет относительно эфира. Так что это все-таки относительно. Таким образом, вы просто обнаружите относительное движение по отношению к эфиру, как вы можете обнаружить относительное движение по отношению к воздуху (ветру).

Да, мы не говорим, что физика отличается изучением волн, подобных звуку (хотя они и являются ковариантными относительно преобразований Галилея). Потому что теория, которая его поддерживает, — это теория Ньютона. Но это не относится к электромагнетизму. Значит, уравнения Максвелла другие ). И по уравнениям Максвелла мы имеем, что с — это скорость света, поэтому, используя теорию относительности Галилея, мы понимаем, что единственная система отсчета, которая дает с, — это система отсчета эфира, что противоречит принципу относительности.