1 ひゃま 2015/07/31 (金) 02:44:15 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
宇宙物理入門 -- (大学初年級)----
一方荷電粒子とともに、一様加速している観測者が観測すると、この荷電粒子は電磁波を放出して いない。これは一様加速している観測者にとって、荷電粒子は静止しており、物理的にも受け入れられる。 また等価原理より、一様加速している系は、一様重力場に等しく、重力場中で静止している荷電粒子は 電磁波を放出していない。
http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~hara/astro1.html

とありますが、一様加速の原因に重力か電磁力がある訳で、それが等しいということは、重力と電磁力を区別しないということでしょうか?
2 ひゃま 2015/08/01 (土) 00:56:04 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
これは正確には、ベクトルの問題を無視すると、

×重力によって「電磁力を受けている」観測者は、重力によって「電磁力を受けている」荷電粒子の制動放射を観測しない。
○重力によって「電磁力を受けている」観測者は、重力によって「加速する」荷電粒子の制動放射を観測する。
○重力によって「加速する」観測者は、重力によって「電磁力を受けている」荷電粒子の制動放射を観測する。
×重力によって「加速する」観測者は、重力によって「加速する」荷電粒子の制動放射を観測しない。
×電磁力によって「加速する」「電磁力を受けている」観測者は、電磁力によって「加速する」「電磁力を受けている」荷電粒子の制動放射を観測しない。

観測者と荷電粒子の状態が違う場合、制動放射を観測し、同じ場合、制動放射を観測しない?
ベクトルを考慮すると、相対速度があるとき制動放射を観測し、相対速度がないとき制動放射を観測しない。
すなわち静止とは、相対速度がないときである?
3 ひゃま 2015/08/03 (月) 11:56:28 ID:3lIzcPo45k 修正アリ: 11:59 [修正] [削除]
じゃあ、相対速度が0であれば(相対速度が0であるという定義も必要だが)静止とみなせるのか?

電磁力により加速している場合、初期状態が保存されてない(摩擦など)ので、
静止基準としてふさわしくないのではないか?

重力による自由落下でも、潮汐力が生じるのである意味、電磁力による摩擦が起きるので非慣性系である。

ってことは慣性系で相対速度が0の場合、もしくは重力場に対して電磁力による抗力で相対速度が0が静止基準となりうる?
4 甘泉法師 2015/08/03 (月) 11:57:56 ID:ctwIRbLQLU [修正] [削除]
こんにちは。

>>1 http://www.cst.nihon-u.ac.jp/research/gakujutu/57/pdf/O-4.pdf
-----
・荷電粒子からの放射
(前略) もう少し詳しく述べると、 慣性系で定義された電磁波の定義を、一様加速する荷電粒子に適用すると、 荷電粒子は電磁波を放出している。これは荷電粒子の周りの遅延ポテンシャルから 電磁テンソルをつくり、それよりエネルギー運動量テンソルを求めて、その0i成分 (i=1,2,3)が通常の ポインティングベクトルになっているため、それよりフラックスを計算すれば良い。これより Larmorの公式(電磁波の放出率の式)が導出される。  
一方荷電粒子とともに、一様加速している観測者が観測すると、この荷電粒子は電磁波を放出して いない。これは一様加速している観測者にとって、荷電粒子は静止しており、物理的にも受け入れられる。 (後略)
-----

電磁波が出る・出ないが系により異なるのか?とパラドクスめいていますが

検索でみつけた http://okwave.jp/qa/q774120.html のQAをみると、どうも電磁波は出ないようです。 Ruaway solutions (ref. http://www.cst.nihon-u.ac.jp/research/gakujutu/57/pdf/O-4.pdf の(10)) というものも関係するようです。 難しいです。
5 ひゃま 2015/08/03 (月) 12:15:40 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
こんにちは、

でも前に議論になった、以下では普通に観測者によりますよね?

「存在」や「無」は、観測者や測定機に依存する概念となるのだ。
http://mhotta.hatenablog.com/entry/2014/05/03/174257

特殊相対論の慣性系を切り替えただけで運動量もリセットできるのと同じで、荷電粒子と観測者が同じ条件下でない場合、違ってくるのはむしろ普通なのではないでしょうか?
6 光子の代理人 2015/08/03 (月) 13:14:35 ID:HA.Eiahb26 [修正] [削除]
荷電粒子と観測者共に振動数条件を満たすべきなのでは?

すると加速度系では、空間自体が同一の電磁波に満たされているから、電磁波の放射を観測できないのかも
7 大学生A 2015/08/03 (月) 13:48:41 ID:Utjkuz.Osc [修正] [削除]
重力場で静止する荷電体は、必ず「対」であるはず。
例えば、

 ㊀   ⇔   ㊀

こんな感じで、重力場と電磁場が釣り合ってるような孤立系では、
どの様に座標系を定めても、電磁波のエネルギーが系の外に流出しないと言えるのかも。
計算は複雑すぎて、とても定量的に証明できなそうだが。w
8 甘泉法師 2015/08/03 (月) 14:26:21 ID:ctwIRbLQLU 修正アリ: 15:03 [修正] [削除]
こんにちは。 

Wikipediaに
Paradox of a charge in a gravitational field
https://en.wikipedia.org/wiki/Paradox_of_a_charge_in_a_gravitational_field
をみつけました。

難しいです。
9 甘泉法師 2015/08/03 (月) 15:28:30 ID:ctwIRbLQLU 修正アリ: 21:15 [修正] [削除]
こんにちは。
Wikipedia のつかっているRohlichの教科書のプレビューをWebでみつけました。

https://books.google.co.jp/books?id=lJrPrP6L6tQC&printsec=frontcover&dq=inauthor:%22F.+Rohrlich%22&hl=ja&sa=X&ved=0CCUQ6AEwAWoVChMIubSvwKGMxwIVDKeUCh0XUgMR#v=onepage&q&f=false

P.215 8.3。 

感想:
地上系や一様加速系は慣性系でないのでマクスウェル方程式が成り立たない。
たとえば (8.23)(8.24) Distorted Coulomb Field が示すように静電場の逆二乗則が破れる。 

たいへん面白いです。

PS 内容理解が正しいか 記しますのでたたいてもらうとうれしいです。

-----

(落ちないよう支持されている)地上の電荷 の系は  非慣性系
自由落下の電荷             の系は  慣性系

2 自由落下電荷の慣性系では、
・マクスウェル方程式がなりたつ。
・地上電荷は上に加速度運動し電磁気学から放射がおきる。
・自由落下電荷は静止しており、自由落下電荷から放射しない。

3 地上電荷の非慣性系では、
・マクスウェル方程式はなりたたない。
・自由落下電荷は下に加速度運動し電磁気学は普通と違うが放射はおきる。
・地上電荷は静止しており、電磁気学は普通とちがうが、地上電荷から放射しない。

4 問答 自由落下系→地上系 
  「あなたの電荷は放射してる」
  地上系→自由落下系
  「自由落下系の慣性系のマクスウェル方程式では放射だろう。  
   非慣性系の地上系では静電場あるのみ」

5 問答 地上系→自由落下系
  「あなたの電荷は放射してる」
  自由落下系→地上系
  「非慣性系の地上系ではマクスウェル方程式が成り立たず電磁気学は普通でないものの、放射しだろう。  
   自由落下系の慣性系でマクスウェル方程式では静電場あるのみ」

6 同じ事象を相手はどう観測するかとその仕組み
を理解しあい、パラドックスはないことが明らかになる。

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10 ひゃま 2015/08/03 (月) 15:57:15 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
Rohlichいいですね

ということは、電磁場基準では静止基準になりうるのは慣性系か自由落下状態の擬似慣性系ということですね?
あとそれでいいなら、古典力学でいう慣性力はよくわからないけれど、加速の原因が重力と電磁力は区別されるということでしょうか?
11 ひゃま 2015/08/04 (火) 02:47:45 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
>>9 甘泉法師さん

大体、ひゃまの認識と同じなのですが、放射するという言葉が適当でなく
放射を観測するという、放射の概念が相対的になるではないでしょうか?
12 甘泉法師 2015/08/04 (火) 10:01:46 ID:ctwIRbLQLU [修正] [削除]
こんにちは。

Wikipedia>radiation から

In physics, radiation is the emission or transmission of energy in the form of waves or particles through space or through a material medium.
-----
物理における放射とは、波や粒子の形態で真空や物質媒体を通る、エネルギーの放出や伝搬をいう。 

ということですから、9>> でいいたいことは

同じ事象が、ある系ではエネルギーの飛散伝搬と観測され、別のある系では静的で変化しないと観測される。 

といえます。
13 ひゃま 2015/08/04 (火) 10:44:44 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
このスレの観測によって物理現象は決まるのかを思い出しました。
http://eman.hobby-site.com/cgi-bin/emanbbs/browse.cgi/150722001c1c5733

どちらにしても相対関係によって裏で繋がりがあるのでしょうね。
14 ひゃま 2015/08/04 (火) 17:15:46 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
シンプルにパターン解析したいのですが、

A:地表の静止観測者、B:地上から自由落下中の観測者、C:地表で電磁加速中の観測者
D:地表の静止荷電粒子、E:地上から自由落下中の荷電粒子、F:地表で電磁加速中の荷電粒子

AからみたB,C,D,E,F、のうち?
BからみたA,C,D,E.F、のうち?
CからみたA,B,D,E,F、のうち?

は、それぞれどのパターンが放射を観測するのでしょうか?
条件は真空ということで
15 ひゃま 2015/08/05 (水) 10:51:19 ID:3lIzcPo45k [修正] [削除]
もう一回慣性力と相対論が生み出された背景を復習すると、

観測者が慣性系に対して加速もしくは回転もしくはこの両方をしているとき、実際に働いている力だけを考慮した場合はニュートンの運動方程式は成り立たない。ここで「仮想の力」を仮定すれば運動方程式を成立させることができる。この仮想の力を慣性力と呼ぶ。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%85%A3%E6%80%A7

この実験結果を説明するため、絶対静止座標系からの変換がガリレイ変換ではないとされ、電磁気学が共変になるような変換であるローレンツ変換が考えだされた。さらに、絶対静止座標の仮定を廃し、ローレンツ変換によって変換するあらゆる慣性系で物理法則が不変であるというアインシュタインの特殊相対性原理[2]から特殊相対性理論が生み出された。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%83%AA%E3%83%AC%E3%82%A4%E5%A4%89%E6%8F%9B

それと荷電粒子と観測者の電磁場の状態により区別されるなら、そもそも古典力学と電磁気学の融合のために重力と電磁力を区別しないといけない話で、重力と慣性力を区別しないというのはどういう意味があるのでしょうか?





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