Wir haben Gravitationskraft zwischen zwei massiven Teilchen und wir haben elektromagnetische Kraft zwischen zwei geladenen Teilchen. Wenn die spezielle Relativitätstheorie nahelegt, dass Masse keine unveränderliche Größe ist, warum haben wir dann elektrische Ladung als unveränderliche Größe?
Lassen sei die Stromdichte eines Systems. Diese vier Zahlen sind hypothetisch ein Vektor. Damit ist die Ladungsdichte gemeint verwandelt sich genauso tut, dh es wird "erweitert", wenn von Referenzrahmen zu Referenzrahmen gewechselt wird:
Ladung ist per Definition das Volumenintegral der Ladungsdichte:
In einem anderen Bezugsrahmen liegt die Ladung
Als nächstes müssen wir wissen, was Ist. Der Trick, dies zu bewerten, besteht darin, darauf hinzuweisen, dass das Produkt ist invariant (in SR). Das bedeutet, dass wir schreiben können ; Lösung für wir bekommen
Wenn wir das anschließen , wir finden
Die gesamte elektromagnetische Theorie beruht auf den Maxwell-Gleichungen plus der Lorentz-Kraft-Gleichung . Die Lorentz-Transformation ist eine geometrische Beschreibung dessen, wie etwas, das sich auf Raum und Zeit bezieht, variiert, wenn es sich der Lichtgeschwindigkeit nähert (in Abwesenheit von Schwerkraft; wir betrachten hier nur Trägheitssysteme).
Die Gesetze des Elektromagnetismus sind grundlegend für jedes elektromagnetische Phänomen. Da eines der Postulate der speziellen Relativitätstheorie besagt, dass die Gesetze der Physik in allen Inertialsystemen identisch sind , sollten auch die Gesetze des Elektromagnetismus in allen Inertialsystemen identisch sein. Dies soll (ich meine den Zweck der Relativitätstheorie) vereinbaren, was zwei Personen in unterschiedlichen Bezugsrahmen die gleichen physikalischen Gesetze sehen sollten.
Wir brauchen also, dass die Gesetze des Elektromagnetismus für alle Trägheitsrahmen gleich sind. Dies kann nur wahr sein, wenn wir die Ladung als eine unveränderliche Größe behandelnnur. Die einzige Quelle der elektromagnetischen Theorie sind die Ladungen. Wir haben den Satz der Ladungserhaltung (Wir können eine Ladung weder erzeugen noch zerstören. Wir können sie nur von einem Punkt zum anderen verschieben). Dieses eine physikalische Gesetz sollte für alle Inertialbeobachter gelten. Da die Ladung der grundlegende Aspekt jedes elektromagnetischen Phänomens ist, sollten zwei Trägheitsrahmen die gleiche Ladungsmenge in einem bestimmten Raumbereich erkennen. Andernfalls wird die Ladung nicht erhalten. Die Ladungserhaltung kam von Maxwells Gleichungen, was bedeutet, dass dann alle Gesetze des Elektromagnetismus für verschiedene Trägheitsrahmen unsymmetrisch (völlig unterschiedlich) erscheinen.
Aber Sie sollten nicht, dass, wenn eine Person elektrostatische Kraft in einem Bezugsrahmen sieht, die andere Person in einem anderen Trägheitsbezugsrahmen dasselbe als magnetische Kraft sieht. Allerdings erfährt beides eine Wucht. (Diese Sache ist einer der wichtigsten Sätze in der relativistischen Elektrodynamik: Magnetismus ist ein relativistisches Phänomen )
Die elektrische Neutralität von Atomen und Molekülen beweist, dass die Ladung unabhängig von der Geschwindigkeit ist. Ein Heliumatom und ein Wasserstoffmolekül sind beide neutral, obwohl die Geschwindigkeit der Elektronen im Heliumatom fast doppelt so hoch ist wie in einem Wasserstoffmolekül. Zumindest experimentell ist also bewiesen, dass die Ladung unabhängig von der Geschwindigkeit ist.
Für jede Erhaltungsgröße gilt , das kannst du beweisen ist ein Skalar.
AccidentalFourierTransform
John Rennie