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牛顿定律隐含了相对论协变性

Caravel
当然是伽利略相对性
x -> x - vt
t -> t
牛顿定律 F= ma, F是一个标量场的梯度,对x求梯度,不变,右边a是 x的二阶对时间导数,也不受影响。

大家可以看出牛顿方程也满足协变性,但是却不为人所知道。

此博文来自论坛版块:STEM

共 48 条评论

  1. nobrain
    nobrain

    FGH 写了: 2024年 5月 24日 22:13 我的视野比较狭窄,看不到麦克斯韦方程组和牛顿力学的不融洽问题。
    牛顿力学在伽利略变换下符合相对性原理,麦克斯韦方程组则不然。
  2. FGH
    FGH

    nobrain 写了: 2024年 5月 24日 21:15 这应该是个等价的问题,如果麦克斯韦方程组在伽利略变换下符合相对性原理,那么这个力就不随惯性系的变化而变化了
    我的视野比较狭窄,看不到麦克斯韦方程组和牛顿力学的不融洽问题。
  3. Caravel
    Caravel

    nobrain 写了: 2024年 5月 24日 20:56 既然是探讨麦克斯韦方程组是否在伽利略变化下协变,就应该用牛顿力学的思路处理这个问题。
    在牛顿力学里认为洛伦兹力在不同惯性系下是不变的,即 q{E-vB}=q{E'-v'B'}
    考虑到伽利略变换的速度:
    v'=v-V (V是两惯性系相对速度)
    这样 E'-v'B' = E-(v'+V)B
    这样的一个不定方程为消除v',只有
    B=B'
    E=E'+VB’
    我在这个人的讲义里第七章看到的
    https://personal.rhul.ac.uk/UHAP/027/PH2420/
    这就是我说的洛伦兹力的方法
  4. nobrain
    nobrain

    FGH 写了: 2024年 5月 24日 11:27 我高中问过老师这样一个问题:两个电荷平行运动,各自产生磁场,磁场又对运动电荷产生横向力。
    那么这个力为什么因为参照系的改变而改变?
    这应该是个等价的问题,如果麦克斯韦方程组在伽利略变换下符合相对性原理,那么这个力就不随惯性系的变化而变化了
  5. nobrain
    nobrain

    既然是探讨麦克斯韦方程组是否在伽利略变化下协变,就应该用牛顿力学的思路处理这个问题。
    在牛顿力学里认为洛伦兹力在不同惯性系下是不变的,即 q{E-vB}=q{E'-v'B'}
    考虑到伽利略变换的速度:
    v'=v-V (V是两惯性系相对速度)
    这样 E'-v'B' = E-(v'+V)B
    这样的一个不定方程为消除v',只有
    B=B'
    E=E'+VB’
    我在这个人的讲义里第七章看到的
    https://personal.rhul.ac.uk/UHAP/027/PH2420/
    Caravel 写了: 2024年 5月 24日 11:34 最简单的办法是取相对论的变换,取低速近似。

    前相对轮时期有没有办法得到,应该没有办法得到完全自洽的理论。可以选取一个出发点,比如有一个思路是看运动带电粒子的受力,在静止参考系,只受到电场力,运动的还有洛伦兹力,复合这个公式。
  6. TheMatrix
    TheMatrix

    说一下我目前的认识。

    协变性,简单说就是物理规律的不变性。也可以说是形式的不变性,符号序列的不变性。

    展开的话,就还要说两条:
    1,随什么的变化而不变。这就要说到是伽利略变换还是洛伦兹变换,或者是其他变换。
    2,In terms of 什么而表达的规律,而不变。也就是公式中用到了什么项。不用这个项就没有公式的不变性。也可以说这个项收纳了公式中变化的部分。
  7. Caravel
    Caravel

    TheMatrix 写了: 2024年 5月 24日 10:34 图片

    这一点是怎么得出来的?(接受低速近似的话)

    为什么B不随运动速度变化?

    E的变化第二项由磁场和速度产生,这是实验定律吧?能从Maxwell方程本身推出来吗?
    这个问题不简单,历史上有多个不同的近似给出,这个人认为有两种近似。

    In 2013, Rousseaux published a review and summary of Galilean electromagnetism.
  8. Caravel
    Caravel

    TheMatrix 写了: 2024年 5月 24日 10:34 图片

    这一点是怎么得出来的?(接受低速近似的话)

    为什么B不随运动速度变化?

    E的变化第二项由磁场和速度产生,这是实验定律吧?能从Maxwell方程本身推出来吗?
    最简单的办法是取相对论的变换,取低速近似。

    前相对轮时期有没有办法得到,应该没有办法得到完全自洽的理论。可以选取一个出发点,比如有一个思路是看运动带电粒子的受力,在静止参考系,只受到电场力,运动的还有洛伦兹力,复合这个公式。
  9. FGH
    FGH

    nobrain 写了: 2024年 5月 24日 02:39 不就是相对性原理吗。牛顿力学当然是符合伽利略变换的协变性的。问题是麦克斯韦方程组不符合。
    后来才认识到原理麦克斯韦方程组符合的是洛伦兹变换的协变性。这才引出狭义相对论。
    这算是上过物理学本科的人的常识吧
    我高中问过老师这样一个问题:两个电荷平行运动,各自产生磁场,磁场又对运动电荷产生横向力。
    那么这个力为什么因为参照系的改变而改变?
  10. nobrain
    nobrain

    Caravel 写了: 2024年 5月 24日 10:29 学过不代表理解,更没有appreciate。要说知道这茬,我高中就知道了。
    那是,物理系的学生百分之六七十是稀里糊涂毕业的。
  11. TheMatrix
    TheMatrix

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    这一点是怎么得出来的?(接受低速近似的话)

    为什么B不随运动速度变化?

    E的变化第二项由磁场和速度产生,这是实验定律吧?能从Maxwell方程本身推出来吗?
  12. Caravel
    Caravel

    nobrain 写了: 2024年 5月 24日 02:39 不就是相对性原理吗。牛顿力学当然是符合伽利略变换的协变性的。问题是麦克斯韦方程组不符合。
    后来才认识到原理麦克斯韦方程组符合的是洛伦兹变换的协变性。这才引出狭义相对论。
    这算是上过物理学本科的人的常识吧
    学过不代表理解,更没有appreciate。要说知道这茬,我高中就知道了。
  13. TheMatrix
    TheMatrix

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  14. TheMatrix
    TheMatrix

    nobrain 写了: 2024年 5月 24日 02:39 不就是相对性原理吗。牛顿力学当然是符合伽利略变换的协变性的。问题是麦克斯韦方程组不符合。
    后来才认识到原理麦克斯韦方程组符合的是洛伦兹变换的协变性。这才引出狭义相对论。
    这算是上过物理学本科的人的常识吧
    嗯。这是点论(多体)和场论的区别。场论没有简单的坐标变换的协变性,硬逼出了洛伦兹变换,然后有了协变性。
  15. nobrain
    nobrain

    不就是相对性原理吗。牛顿力学当然是符合伽利略变换的协变性的。问题是麦克斯韦方程组不符合。
    后来才认识到原理麦克斯韦方程组符合的是洛伦兹变换的协变性。这才引出狭义相对论。
    这算是上过物理学本科的人的常识吧
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