الکترودینامیک کوواریانت
در زبان نسبیت خاص، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در یک تنسور میدان پادمتقارن واحد ادغام میشوند و معادلات ماکسول شکلی آشکارا ناوردا به خود میگیرند.
Definition
فرمولبندی نظریه ماکسول با استفاده از چهار-بردارها و تنسورها به گونهای که ناوردایی لورنتس آن آشکار باشد: میدانها در تنسور میدان الکترومغناطیسی که توسط چهار-جریان تولید میشود، ترکیب میشوند و معادلات و قانون نیرو در تمام چارچوبهای لخت به طور یکسان برقرار هستند.
Scope
این موضوع الکترودینامیک را در فرم چهاربعدی و لورنتس-کوواریانت ارائه میدهد: چهار-پتانسیل و چهار-جریان، تنسور قدرت میدان الکترومغناطیسی، معادلات کوواریانت ماکسول، تبدیل میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بین چارچوبها، و نیروی لورنتس نسبیتی. این موضوع تأکید میکند که الکتریسیته و مغناطیس جنبههای وابسته به چارچوب یک میدان واحد هستند و همتای الکترومغناطیسی کینماتیک مورد بحث در زیرشاخه نسبیت و گرانش است.
Core questions
- میدانهای الکتریکی و مغناطیسی چگونه بین چارچوبهای لخت تبدیل میشوند؟
- معادلات ماکسول چگونه به شکل آشکارا کوواریانت نوشته میشوند؟
- چرا الکتریسیته و مغناطیس یک میدان نسبیتی واحد در نظر گرفته میشوند؟
Key concepts
- چهار-پتانسیل
- چهار-جریان
- تنسور قدرت میدان
- تبدیل لورنتس میدانها
- ناوردایی لورنتس
- نیروی لورنتس نسبیتی
- ناوردایی پیمانهای
Key theories
- تنسور میدان الکترومغناطیسی
- میدانهای الکتریکی و مغناطیسی مؤلفههای یک تنسور پادمتقارن مرتبه دو واحد هستند؛ معادلات ماکسول به دو معادله تنسوری تبدیل میشوند که آن را به چهار-جریان مرتبط میکنند و ناوردایی لورنتس را صریح میسازند.
- تبدیلات میدان و منشأ نسبیتی مغناطیس
- تحت یک تقویت لورنتس، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی با یکدیگر ترکیب میشوند، بنابراین یک میدان کاملاً الکتریکی در یک چارچوب، در چارچوب دیگر تا حدی مغناطیسی به نظر میرسد و مغناطیس را به عنوان یک پیامد نسبیتی از بارهای الکتریکی متحرک نشان میدهد.
Clinical relevance
فرمولبندی کوواریانت نقطه شروع الکترودینامیک کوانتومی و فیزیک شتابدهندهها است و اثرات نسبیتی را در پرتوهای ذرات باردار با سرعت بالا که در پرتودرمانی و منابع سنکروترون استفاده میشوند، روشن میکند.
History
مقاله انیشتین در سال ۱۹۰۵ در مورد الکترودینامیک اجسام متحرک نشان داد که معادلات ماکسول به طور طبیعی با اصل نسبیت سازگار هستند. سپس فرمولبندی چهاربعدی فضازمان مینکوفسکی در سال ۱۹۰۸، میدانها را به عنوان یک تنسور بیان کرد و به الکترودینامیک شکل کوواریانت مدرن آن را بخشید.
Key figures
- Albert Einstein
- Hermann Minkowski
- Hendrik Lorentz
Related topics
Seminal works
- einstein1905
- jackson1998
- landau1975
Frequently asked questions
- چرا مغناطیس یک اثر نسبیتی نامیده میشود؟
- زیرا میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تحت تغییرات چارچوب لخت به یکدیگر تبدیل میشوند، نیروی مغناطیسی بین جریانها را میتوان از نیروی الکتریکی همراه با نسبیت خاص که بر بارهای متحرک اعمال میشود، استخراج کرد.
- این موضوع چه ارتباطی با زیرشاخه نسبیت دارد؟
- این موضوع کینماتیک نسبیت خاص را به طور خاص در مورد میدان الکترومغناطیسی به کار میبرد؛ اصول گستردهتر نسبیت و گرانش در زیرشاخه جداگانه نسبیت و گرانش پوشش داده شدهاند.