電場と 電界の相互関係磁場 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を説明します。

電界と磁場

電界は電荷から発生し、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、慣性系間のローレンツ変換では物理法則は不変である(すなわち共変である)という2つの仮定があり、真空中の光の速度は運動や光源に関係なく一定である。

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、つまり電場と磁場を示していることがわかります。磁場は、観測者と発生源のどちらが互いに相対的に動いているかによって、別の座標系では電場のように見えることがあります。

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。そのようなワイヤーの基準系には、そのような粒子の周りに電場が存在します。しかし、走っている物体から来る視点に変わると、ワイヤーの中性原子は動き始め、負の電荷を帯びた粒子は長さの収縮(特殊相対性理論がもたらす結果)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界が存在しますが、その内部には磁気として現れます。

結論

結論として、磁場は相対論的手段によっ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つながりは、電磁気学をより深く理解するのに役立つだけでなく、物理的現実の認識におけるアインシュタインの相対性理論の深遠な性質を明らかにすることにもなります。