Физические Парадоксы

[Niemand]

Парадокс №1

В однородном магнитном поле в некоторой инерциальной системе отсчета покоятся два шарика: один электрически заряжен, другой - электронейтральный.
Ясно, что оба шарика остаются неподвижными, т.к. на них не действуют никакие силы.

Поперек силовых линий магнитного поля едет автомобиль с постоянной скоростью. В его системе отсчета оба шарика двигаются поперек силовых линий прямолинейно и равномерно.
С незаряженным шариком все в порядке - на него по-прежнему не действуют никакие силы.
А вот с заряженным шариком проблема: он должен двигаться прямолинейно и равномерно, несмотря на то, что на него действует сила Лоренца...

Не знаю, как разешить этот парадокс.

[zykov]

Когда изучите электродинамку (например первая часть ЛЛ2), то всё станет понятно.
Если в исходной ИСО было только магнитное поле, то при переходе в движущуюся ИСО будет и магнитное поле, и электрическое поле.
Сила Лоренца от магнитного поля будет скомпенсирована силой от электрического поля.

[Niemand]

Не понял, откуда возьмется электрическое поле:
в однородном магнитном поле в любой ИСО $\frac{\partial B}{\partial t}=0$
И что значит "движущаяся ИСО" ? Относительно чего?

[sergey zhukov]

Niemand
Вам же говорят - учите электродинамику. Электрические и магнитные поля - это компоненты электромагнитного поля. А оно в одной системе отсчета выглядит так, в другой - иначе. Там, где для неподвижного наблюдателя есть только постоянное магнитное поле, для другого наблюдателя (движущегося - другая система отсчета) может появиться еще и электрическое поле. Компоненты электромагнитного поля (т.е. электрическое и магнитное поля) преобразуются при переходе из одной системы отсчета в другую.

[Niemand]

Электродинамику я изучал - лет 40 назад. Конечно, без употребления все забыл, но уравнения Максвелла помню хорошо.
Согласно этим уравнениям электрическое поле возникает, если индукция магнитного поля меняется. Но в поставленной задаче магнитное поле постоянно.
Поэтому все равно непонятно - откуда берется электрическое поле?
И также остается непонятным, относительно чего двигается "движущаяся" ИСО? Относительно магнитного поля? Как привязать к силовым линиям поля километровые солбы? Силовые линии - это же не спицы, торчащие из магнита!

Представим себе такой мысленный эксперимент: заряд покоится, а огромный магнит, создающий в окрестности заряда однородное магнитное поле, двигается в направлении, поперечном силовым линиям.
Будет на заряд действовать сила Лоренца?

М.б. дело в том, что нужна релятивистская электродинамика (которую мне изучать не довелось)?

-- 17.02.2023, 15:24 --

[zykov]

Niemand в сообщении #1582059 писал(а):

И также остается непонятным, относительно чего двигается "движущаяся" ИСО?

Относительно другой ИСО.

Niemand в сообщении #1582059 писал(а):

Согласно этим уравнениям электрическое поле возникает, если индукция магнитного поля меняется

Это не имеет отношеня к данному вопросу.
Тут вопрос про то, что при переходе от одной ИСО к другой и электрическое поле, и магнитное будут выглядеть по другому (но это остаёться всё тоже электромагнитное поле).

Вас же не удивляет, что покоящийся заряд имеет только электрическое поле и нет магнитного. А если его рассмотреть из движущейся ИСО, то там заряд движется и имеет магнитное поле.

-- 17.02.2023, 18:13 --

Niemand в сообщении #1582059 писал(а):

дело в том, что нужна релятивистская электродинамика

А другой и не бывает.

[LLeonid3]

Niemand в сообщении #1582059 писал(а):

.. Будет на заряд действовать сила Лоренца? ...-- 17.02.2023, 15:24 --

Не будет -- неоднократно проверено в униполярном генераторе

[sergey zhukov]

Niemand
Нужно так представлять задачу. Один наблюдатель измерил такое-то электрическое и магнитное поле в данной точке. Какое электрическое и магнитное поле измерит в этой же точке другой наблюдатель, движущийся относительно первого со скоростью $U$? Нужно просто знать формулу преобразования полей. Скорость тут только относительная между наблюдателями. Никакой "скорости относительно поля" тут нет.

То же самое, что и: один наблюдатель измерил длину стержня (такая-то величина). Какую длину этого стержня измерит другой наблюдатель, движущийся относительно первого со скоростью $U$ (параллельно стержню)?

Т.е. логика такая: первый измерил нечто и получил результат такой-то. Что получит при измерении этого-же нечто кто-то другой, движущийся относительно первого со скоростью $U$?

Я тут тоже недопонимал раньше. Вот похожий вопрос. post1492343.html#p1492343

[Niemand]

zykov писал(а):

Вас же не удивляет, что покоящийся заряд имеет только электрическое поле и нет магнитного. А если его рассмотреть из движущейся ИСО, то там заряд движется и имеет магнитное поле.

Нет, в данном случае не удивляет: все происходит в соответствии с уравнениями Максвелла.

sergey zhukov писал(а):

То же самое, что и: один наблюдатель измерил длину стержня (такая-то величина). Какую длину этого стержня измерит другой наблюдатель, движущийся относительно первого со скоростью $U$ (параллельно стержню)?

Нет, это не то же самое: релятивистским сокращением длины можно пренебречь при малых скоростях, тут достаточно классической физики. А электрическое поле в моей задаче должно, значит, возникать даже при «классических» скоростях?

Ну да ладно, похоже, я понял. Тогда у меня есть еще один парадокс.

Парадокс №2

Скорость света в прозрачной среде меньше, чем в вакууме.
Но фотон – безмассовая частица, может двигаться только со скоростью $C$.
Объясняют это тем, что молекулы среды поглощают фотон, и через некоторое время $\tau$ (время жизни в возбужденном состоянии) переизлучают его.
Однако $\tau$ – это среднее значение случайной величины. Т.е. отдельные фотоны переизлучаются в разные моменты времени. Это равносильно тому, как если бы в прозрачной среде существовали случайные фазовые неоднородности.
Почему же тогда не происходит рассеяния света? Прозрачных сред вообще не должно было существовать?!

[schoolboy]

Niemand
Можно тупо посмотреть преобразования Лоренца для электромагнитного поля.

[zykov]

Niemand в сообщении #1582069 писал(а):

Объясняют это тем, что молекулы среды поглощают фотон, и через некоторое время $\tau$ (время жизни в возбужденном состоянии) переизлучают его.

Неправильно объясняют.
Про фотоны - тут вообще лишнее.
Рассматривайте ЭМ волну. В среде есть диэлектрическая проницаемость (из-за того что заряды смещаются под действием поля).
Если в уравнениях Максвелла подставить эту диэлектрическую проницаемость, то и скорость волны будет ниже скорости света в вакууме.
Эта волна - это совместное движение ЭМ поля и зарядов среды.

[Dedekind]

Niemand
Если все-таки хотите объяснение в терминах фотонов - посмотрите "КЭД: Странная теория света и вещества" Фейнмана.

[sergey zhukov]

Niemand
Силу Лоренца можно прямо объяснять так. Если в нашей СО имеется только постоянное магнитное поле, то в СО заряженной частицы, движущейся в этом магнитном поле, будет так же и электрическое поле, которое и воздействует на эту частицу. Т.е. там, где мы видим только магнитное поле, частица "видит" еще и электрическое.

В вашем примере по условию две частицы взаимно неподвижны, и в их СО имеется только постоянное магнитное поле. Если же наблюдатель движется относительно этих частиц, то они все равно, очевидно, остаются взаимно неподвижными. Почему? Потому, что в СО движущегося (относительно частиц, которые наблюдают вокруг себя только постоянное магнитное поле) наблюдателя появится электрическое поле, и в его СО на заряженную частицу будет действовать не одна, а две силы: сила Лоренца и сила от электрического поля. Они взаимно уравновешиваются.

[Dmitriy40]

Niemand в сообщении #1582069 писал(а):

Парадокс №2

Похожий вопрос недавно обсуждался здесь: «Поглощение и отражение света в корпускулярной модели».

[Osmiy]

Niemand в сообщении #1582031 писал(а):

Парадокс №1

Есть еще круче парадокс
Парадокс излучения заряженных частиц в гравитационном поле