Является ли магнитная сила релятивистским эффектом или внутренним свойством?

В этом видео они объясняют, что магнитная сила является следствием электрической силы из-за специальной теории относительности. https://www.youtube.com/watch?v=1TKSfAkWWN0

Но затем те же авторы объясняют в этом видео, что магнитность — это свойство частиц, называемое собственным магнитным моментом. https://www.youtube.com/watch?v=hFAOXdXZ5TM

Я не понимаю, как магнетизм может быть одновременно и релятивистским эффектом электрической силы, и внутренним свойством частицы.

Не зная о магнитном дипольном моменте электронов (внутреннем, не зависящем от окружающих обстоятельств, свойстве), индукция магнитных полей представляется только релятивистским эффектом. После наблюдения собственного спина и параллельного этому магнитному дипольному моменту для постоянных магнитов было заявлено, что общее магнитное поле индуцируется выравниванием вовлеченных электронов. Для токоведущего провода такое утверждение никогда не делалось.
Или электрическая сила является следствием магнитной силы из-за специальной теории относительности?
Я бы не сказал, что это внутреннее свойство частицы. Это может быть связано с тонкой субструктурой, такой как заряженные кварки в нейтроне, или из-за релятивистских квантовых эффектов для электрона (КЭД).

Ответы (3)

Симметрия пространства-времени в специальной теории относительности требует, чтобы если законы физики включали возможность электрических полей, то они также должны включать возможность магнитных полей, и наоборот. Они не могут включать одно без включения другого.

Следствием этого является то, что в любой ситуации, которая включает только электрическое поле в одной системе координат, будет какая-то другая усиленная система координат — то есть какой-то другой способ описания той же физической ситуации — которая также включает магнитное поле. И наоборот, в любой ситуации, в которой используется только магнитное поле в одной системе координат, будет какая-то другая система координат — то есть какой-то другой способ описания той же физической ситуации — которая также включает электрическое поле.

Это верно, кстати, и для магнитного поля, связанного с собственным магнитным моментом частицы: обязательно есть какая-то система координат, в которой оно также включает электрическое поле.

Таким образом, правильное утверждение состоит не в том, что тот или иной эффект (электрический или магнитный) является чисто релятивистским эффектом; вместо этого правильное утверждение состоит в том, что относительность подразумевает, что мы не можем иметь одно без другого. Даже в ситуациях, когда в какой-то системе координат присутствует только один из них , они оба обязательно будут присутствовать в какой-то другой системе координат, смешивающей временные и пространственные координаты исходной.

Частица со спином, такая как электрон, имеет два разных магнитных поля: одно из-за ее движения в пространстве, а другое из-за его вращения. (Примечание: вращение элементарной частицы нельзя понимать как то, что эта частица просто вращается в пространстве, как Земля вращается вокруг своей оси. Это не своего рода «движение в пространстве».)

Магнитное поле из-за его движения в пространстве можно рассматривать как «релятивистский эффект», когда электрон движется равномерно. В системе покоя электрона это поле полностью исчезает, а в других системах магнитное поле можно найти, производя преобразование Лоренца чисто электростатического поля в системе покоя. Так что магнитное поле равномерно движущегося заряда можно рассматривать как релятивистский артефакт нахождения в «неправильной системе отсчета».

Однако у ускоряющегося электрона есть магнитное поле, которое нельзя заставить исчезнуть, выбрав определенную систему отсчета. Это не преобразование Лоренца какого-то чисто электрического поля. Магнитное поле ускоряющего заряда не является релятивистским артефактом нахождения в «неправильной системе отсчета», поэтому не стоит считать его «просто релятивистским эффектом», хотя электромагнитное излучение невозможно правильно понять без теории относительности.

Магнитное поле из-за его вращения является внутренним квантово-механическим эффектом, который нельзя заставить исчезнуть, выбрав систему отсчета. Магнитное поле, вызванное вращением, не является релятивистским артефактом пребывания в «неправильной системе отсчета», так что, опять же, вы не должны рассматривать его как «просто релятивистский эффект», даже несмотря на то, что правильное понимание спина включает релятивистскую квантовую механику.

Генерация статического или квазистатического магнитного поля не требует, чтобы заряды двигались с релятивистской скоростью, поэтому мой ответ на заглавный вопрос — «нет».

ОП не говорил, что магнетизм требует, чтобы заряды двигались с релятивистскими скоростями.
@ Аарон, я согласен. И ваша точка зрения?
Я не думаю, что этот ответ имеет отношение к вопросу. Есть причина, по которой у вопросов здесь есть тела, а не только заголовки.
Хороший рассказ, но если вы не возражаете, я придерживаюсь логики «один вопрос на пост», то есть первый вопрос в посте, тот, что в заголовке.
И я утверждаю, что магнетизм не является релятивистским эффектом.
Согласен, по одному вопросу в посте. Но это не значит, что вы не должны смотреть на текст поста, который на самом деле разъясняет единственный вопрос. В любом случае, именно поэтому мой голос засчитывается только один раз. Если другие люди считают ваш ответ полезным, тогда вам больше силы.
@ Аарон, извини, я не смотрю видео по физике, нажимая на какую-то ссылку. Если это то, что вы подразумеваете под телом. Я утверждаю, что статический магнетизм не является релятивистским эффектом. Ни одного аргумента обратного я от Вас пока не читал. Этот сайт посвящен физике, поэтому обсуждайте физику.
Является ли магнитная сила релятивистским эффектом или внутренним свойством?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v