МАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯДОВ:

ЧИСТО РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭФФЕКТ

Согласно представлениям современной физики, магнитное взаимодействие зарядов вызвано их движением. Этот факт вполне способен осознать вдумчивый школьник. Однако даже среди учителей физики зачастую нет глубокого понимания причин вопиющего по меркам механики Ньютона явления под названием «магнитное взаимодействие». Давайте, попробуем разобраться. После великих переворотов произошедших в науке XX века, противоречием с законами Ньютона, читателя, конечно, не удивишь. Современным обобщением классической механики, сводящим ее до, пусть важного, но все же предельного случая является теория относительности. Исходя из общих свойств пространства—времени (полученным из постулата об инвариантности скорости света) специальная теория относительности, дополненная законом сохранения релятивистского импульса становится основой релятивистской динамики, и это имеет далеко идущие последствия. Дело в том, что, в силу неприменимости в релятивистском случае закона сложения скоростей, а также относительности течения времени, ускорение тела перестает быть абсолютной величиной в инерциальной системе отсчета, а, значит, и второй закон Ньютона приходится серьезно редактировать. Тогда, судя по всему, и сила взаимодействия, инвариант в классической механике, перестает быть таковым в теории относительности, а, стало быть, действие тел друг на друга будет зависеть от выбора нами системы отсчета. Это в частности означает, что сила взаимодействия двух движущихся вдоль параллельных прямых точечных зарядов будет отличаться от таковой в системе отсчета, в которой эти заряды неподвижны. Релятивистская динамика дает точный закон преобразования сил и все, что мы знаем о магнитном поле, не может противоречить этому закону. Стало быть, магнитное взаимодействие зарядов должно иметь чисто релятивистское истолкование, и ничего иного здесь быть не может! Уяснив, на качественном уровне, этот факт, перейдем теперь к его количественному описанию. Ограничимся все тем же частным случаем двух одинаковых зарядов, векторы скоростей которых одинаковы в рассматриваемый момент времени. Пусть, кроме того, скорости зарядов перпендикулярны отрезку, соединяющему заряды. На этом частном случае проще всего уловить идею описания, принципиально, она будет той же, что и в общем случае. Обозначим через К и К₀ системы отсчета, в которых заряды, соответственно движутся и неподвижны (см. рис.). 
                                             
Таким образом, в системе К₀ взаимодействие зарядов подчиняется закону Кулона, и соответствующие силы коллинеарны оси Y₀.
      Энергия и импульс заряда образуют 4-векторкомпоненты которого, при переходи из К₀ в К изменяются согласно преобразованиям Лоренца. В частности
                                                                                                                           (1, а)
                                                                                                                                              (1, б)