Семена знаний в каждую душу! Преобразование Лоренца

Данный миф – скорее пояснение к предыдущему для тех, кто был особенно прилежным учеником на уроках физики. У некоторых, вероятно, возник вопрос, почему я так просто складываю скорости, разве не было никакой сложной формулы? Если Вы, дорогой читатель, заметили нечто подобное, то не могу ни отметить вашу удивительную внимательность и память! Но перейдём к сути. Серьезные учёные называют ту формулу Преобразование Лоренца. Не пугайтесь знаменитой фамилии и звучного слова “Преобразование”, на самом деле, ничего сложного в этом нет. Давайте обратимся к официальному определению, только не пугайтесь, нам не нужно вникать в него досконально. Позаимствуем определение у Википедии, как у ресурса всем известного, легкодоступного и публикующего только тщательно проверенную информацию: “Преобразования Лоренца — линейные преобразования векторного псевдоевклидова пространства, сохраняющие длины или, что эквивалентно, скалярное произведение векторов.

” Давайте попробуем разобраться. Существует некоторое пространство, которое математики называют векторным. Называется оно так по одной простой причине: в этом пространстве живут векторы. Слово “вектор” должно быть известно со школы: вектор скорости, вектор силы, вектор развития… При том в данном случае, это не просто векторное пространство, это псевдоевклидово! Чем по сути отличается евклидово пространство от псевдоевклидова знать нам необязательно, евклидово же пространство, несомненно должно как-то перекликаться с евклидовой геометрией. Так какая же между ними связь? Всё очень просто! Евклидово пространство – то пространство, в котором живут все те фигурки, что мы изучали на уроках геометрии. Не бойтесь, к одному нелюбимому предмету, физике, не добавится ещё один, геометрия. Мы упомянем её лишь вскользь. Итак, как же связаны те самые векторы и те самые фигурки, о которых идёт речь в страшном определении, приведённом чуть выше? Попробуйте перечитать его самостоятельно, с учётом открывшихся нам новых знаний.

Не сомневаюсь, что каждый перечитал и пришёл к верным результатам, но давайте я всё же приведу научное объяснение, дабы избежать возможного недопонимания. Итак, вспомните уроки физики. Понимаю, многим неприятно столько раз обращаться к столь неприятным воспоминаниям, но потерпите ещё чуть-чуть. Чем же мы занимались там? Решали задачки! А какая главная часть любой задачи по физике? Чертёж! А что есть чертёж? Фигурки! Вот мы и подобрались к разгадке вплотную. На самом деле, нами изучался не “реальный” мир, но мир упрощенный, мир в котором живут квадратики и треугольнички. У каждой фигурки был свой вектор. Вектор силы тяжести куда-то вниз, вектор силы реакции опоры куда-то вверх… Так вот мы и познавали векторное псевдоевклидово пространство! Как я выше сказал, евклидово пространство от псевдоевклидова имеет минимальные отличия. Если коротко, евклидово пространство – удел геометрии, физикам ближе псевдоевклидово, так как оно позволяет создавать более причудливые формы. Ведь физики – известные романтики и выдумщики! Но вернёмся к нашим баранам. Как мы только что разобрались, за страшным названием “Преобразование Лоренца” кроется безобидная формулка, которая позволяет работать с фигурками на уроках геометрии, складывать их векторы и умножать. При том, как видно из определения, нужна она нам, чтобы фигурки не растягивались и не сужались. Ведь, согласитесь, квадраты – они такие непостоянные! Но как это относится к реальному миру, спросит любознательный читатель. А никак! Все это относится к так называемой теоретической физике. Мы же люди конкретные и интересуют нас вещи более практичные, такие, как общая физика – предмет, изучающий наш мир, предмет несравнимо более сложный, в сравнении с теоретической физикой, изучающей простые вымышленные миры. Итак, скажу коротко. Реальная физика, изучающая реальный мир, в котором живём мы, всё складывает скорости, не боясь растянуть векторы или предметы, мы ведь не такие тягучие, как фигурки с уроков геометрии. Потому если объекты движутся навстречу друг другу (как в секции “Миф первый: скорость света”) то их скорости просто складываются. Если речь идет о теоретической физике, то, скорее всего, верным будет использовать Преобразование Лоренца, чтобы фигуры не изменили свою форму. Но нам оно не понадобится, ведь мы живем в реальном мире, по законам реальной, прикладной и общей физики, а не теоретической. Миф Первый: Скорость света.

Миф третий: Телепортация – вымысел фантастов.

Миф четвёртый: От Гравитации не скрыться.

Гендрік Антон Лоренц

Вікіпедія

Серпень 30, 2021

Ге́ндрік Анто́н Ло́ренц (нід. Hendrik Antoon Lorentz; 18 липня 1853, Арнем — 4 лютого 1928, Гарлем, Нідерланди) — нідерландський фізик. Створив класичну електронну теорію, за допомогою якої пояснив багато електричних та оптичних явищ, в тому числі ефект Зеемана. Розробив електродинаміку рухомих середовищ. Вивів перетворення, названі його іменем. Г. Лоренц близько підійшов до створення теорії відносності. Лауреат нобелівської премії з фізики (1902, спільно з П.

Зеєманом)

Ге́ндрік Анто́н Ло́ренц
нід. Hendrik Antoon Lorentz
Ім’я при народженні	нід. Hendrik Antoon Lorentz
Народився	18 липня 1853(1853-07-18)[…] Арнем,Гелдерланд,Нідерланди
Помер	4 лютого 1928(1928-02-04) […](74 роки) Гарлем
Поховання	Algemene Begraafplaats Kleverlaand :
Країна	Нідерланди
Діяльність	куратор,фізик-теоретик,професор,математик,фізик,викладач університету
Alma mater	Лейденський університет
Галузь	фізика
Заклад	Лейденський університет
Посада	rector magnificus of Leiden Universityd
Ступінь	докторський ступінь
Науковий керівник	Pieter Rijked
Відомі учні	Adriaan Daniel Fokkerd
Членство	Лондонське королівське товариство,Академія наук СРСР,Петербурзька академія наук,Французька академія наук,Шведська королівська академія наук,Нідерландська королівська академія наук,Американська академія мистецтв і наук,Російська академія наук,Прусська академія наук,Національна академія наук Італіїd,Баварська академія наук,Національна академія наук США іАкадемія наук Турина
Відомий завдяки:	сила Лоренца
У шлюбі з	Aletta Lorentz-Kaiserd
Діти	Geertruida de Haas-Lorentzd
Нагороди	Нобелівська премія з фізики (1902) Медаль Коплі
Роботи у Вікіджерелах Гендрік Антон Лоренц у Вікісховищі

У Вікіпедії є статті про інших людей з іменем Гендрік.

У Вікіпедії є статті про інших людей із таким прізвищем: Лоренц.

• 1Біографія
• 2Досягнення
• 3Нагороди і визнання
• 4Див. також
• 5Наукові праці
• 6Примітки
• 7Посилання

Нідерландський фізик народився 18 липня 1853 року в місті Арнемі, в родині дрібного підприємця, що утримував дитячі ясла. Предки Лоренца походили з прирейнської Німеччини. Головною діяльністю їх було землеробство. Жили вони в достатку, який тримався на їхній праці. Мати Лоренца, Гертруда, уроджена ван Гінкель, виросла в Ренсвуді (провінція Утрехт). ЇЇ першим чоловіком був Якоб Янссен, який рано помер. На третьому році вдівства вона вийшла заміж за Геррита Фредеріка Лоренца. Від Янсена у неї був син Гендрік Ян Якоб, а від Лоренца — двоє синів. Старшим сином Лоренца був Гендрік Антон, другий, молодший син, скоро помер.

Початкову та середню освіту Гендрік здобув у місцевій школі. У 1857 р. Гендрік і його старший брат залишилися, втративши матір, під опікою вітчима, а через 4 роки в будинку з’явилася мачуха Луберта Гупкес.

До цієї жінки Гендрік на все життя зберіг найтепліші почуття. Маленький Лоренц, як здавалося, дуже відставав у розвитку. Коли його зведений брат уже пішов у школу, Гендрік міг лише із зусиллям вимовити «до побачення».

У шість років Гендріка віддали до школи, яка вважалася найкращою в Арнемі, і незабаром він став першим у своєму класі. У 1866 р. він перейшов у Вищу громадянську школу, яка тільки що відкрилася. І тут він вчився блискуче. Залучення до наук було захоплюючим; а впевненість у своїх силах породжувала наступні успіхи. Володіючи винятковою пам’яттю, Гендрік Лоренц, крім всіх шкільних справ, встиг вивчити англійську, французьку, і німецьку мови, а перед вступом до університету ще грецьку і латину (до старості він міг складати вірші з латини).

З 1870 р. продовжує навчання в Лейденському університеті, відвідує лекції відомого на той час професора астрономії Фредеріка Кайзера. І тут сталася подія, яка визначила весь подальший шлях Лоренца в науці: він познайомився з працями Джеймса Клерка Максвелла. До того часу «Трактат про електрику» був зрозумілий лише небагатьом фізикам. Більше того, коли юний Гендрік попросив паризького перекладача «Трактату…» пояснити йому фізичний зміст рівнянь Максвелла, він почув у відповідь, що «… жодного фізичного сенсу ці рівняння не мають і зрозуміти їх не можна; їх слід розглядати як чисто математичну абстракцію».

За 2 роки Лоренц дістає звання бакалавра наук із фізики та математики й повертається до Арнему учителем місцевої середньої школи. 1873 р. успішно складає екзамени на присвоєння докторського ступеня й досліджує теорію відбивання та заломлення світла, а 1875 р. захищає в Лейденському університеті докторську дисертацію з цієї проблеми. 1878 р. Лоренц переїздить з Арнема до Лейдена й працює на кафедрі теоретичної фізики університету, одній з перших у Європі, продовжуючи вивчати оптичні явища.

У 1881 р. він одружується з племінницею професора астрономії Кайзера Аллеттою Кайзер. У них народилося четверо дітей, проте одна дитина померла немовлям.

Продовжуючи працювати в університеті, Лоренц 1892 р. формулює теорію електронів, публікує роботи з розщеплення спектральних ліній у магнітному полі. 1896 р. колега Гендріка Лоренца Пітер Зеєман підтвердив його теоретичне положення про поляризацію світла. У 1900 році на Міжнародному конгресі фізиків у Парижі Лоренц виступив з доповіддю про магнітооптичні явища. Його друзями стали Больцман, Він, Пуанкаре, Рентген, Планк і інші знамениті фізики. У 1902 році Лоренц і його колега Пітер Земан стають Нобелівськими лауреатами.

	… ми сподіваємося, що електронна гіпотеза, оскільки вона прийнята в різних розділах фізики, веде до загальної теорії, яка охопить багато областей фізики і хімії. Можливо, що на цьому довгому шляху вона сама повністю перебудується
— Гендрік Антон Лоренц, при врученні Нобелівської премії

.

Через чотири роки він виступив з основоположною статтею «Електромагнітні явища в системі, що рухається зі швидкістю, меншою за швидкість світла». Лоренц вивів формули, що зв’язують між собою просторові координати і моменти часу у двох різних інерційних системах відліку (Перетворення Лоренца). Вченому вдалося отримати формулу залежності маси електрона від швидкості.

Особливо потрібно відзначити участь Гендрік Лоренца в підготовці та проведенні «I Міжнародного конгресу Сольвеївських фізиків». Він відбувся у 1911 році в Брюсселі, і був присвячений проблемі «Випромінювання і кванти». У його роботі брали участь 23 фізика, головував Лоренц.

	Нас не покидає відчуття, що ми перебуваємо в глухому куті; старі теорії виявляються усе менш здатними проникнути в пітьму, що оточує нас з усіх боків
— Гендрік Антон Лоренц, із вступного слова

Він ставить перед фізиками завдання створити нову механіку: «Ми будемо дуже щасливі, якщо нам вдасться хоч трохи наблизитися до тієї майбутньої механіки, про яку йде мова».

У 1912 році Лоренц подає у відставку з Лейденського університету, проте раз на тиждень читає лекції й виконує обов’язки секретаря Нідерландського наукового товариства. Через рік переїздить до Гарлема, де працює директором фізичного кабінету Тейлерівського музею. З 1923 р. входить до складу міжнародної комісії з інтелектуальної співпраці Ліги Націй, а з 1925 р. очолює її.

Лоренц любив свою країну і писав:

Я щасливий, що належу до нації, надто маленької, щоб здійснювати великі дурниці.

Він користувався величезною повагою і любов’ю, як у себе на батьківщині, так і скрізь, де його знали. Святкування п’ятдесятиріччя з дня захисту ним докторської дисертації, що почалося 11 грудня 1925 вилилося в загальнонаціональне свято.

У 1927 році, Гендрік Лоренц писав дочці, що сподівається «завершити ще кілька наукових справ», але тут же додав: «Втім, те, що є — теж добре: за плечима у мене — велика і чудова життя». Вчений зберігав інтелектуальну активність до самої смерті. Помер він 4 лютого 1928 р. у віці 75 років у Гарлемі.

Гендрік Лоренц розвинув електромагнітну теорію світла і електронну теорію матерії, а також сформулював самоузгоджену теорію електрики, магнетизму і світла. З іменем цього ученого пов’язана відома з шкільного курсу фізики сила Лоренца (це поняття він розвинув в 1895 р.) — сила, що діє на заряд, рухомий в магнітному полі.

Розвинув теорію про перетворення стану рухомого тіла, одним з результатів якої було так зване скорочення Лоренца-Фітцжеральда (Георг Фітцжеральд — ірландський фізик), що описує зменшення довжини об’єкта при поступальному русі. Отримані в рамках цієї теорії перетворення Лоренца є найважливішим внеском в розвиток теорії відносності.

Пояснив феномен, відомого як ефект Зеемана, за який отримав Нобелівську премію.

Гендрік Лоренц був почесним доктором Паризького й Кембріджського університетів, членом Лондонського королівського й Німецького фізичного товариств.

• Нобелівська премія з фізики (1902)
• Медаль Коплі
• Медаль Румфорда (1908)

• Медаль Лоренца
• 29208 Галоренц — астероїд, названий на честь науковця.
• Група Лоренца

• Лорентц Г. А. Теория электромагнитного поля. —Л.-М. : ГТТИ, 1933. — 172 с.
• Лорентц Г. А. Статистические теории в термодинамике. — Л.-М. : ГТТИ, 1935. — 156 с.
• Лоренц Г. А., Пуанкаре А., Эйнштейн А., Минковский Г. Принцип относительности. — Л.-М. : ОНТИ НКТП СССР, 1935. — 388 с.
• Лоренц Г. А. Лекции по термодинамике. — М.-Л. : ГИТТЛ, 1946. — 156 с.
• Лорентц Г. А. Теория электронов и ее применение к явлениям света и теплового излучения. — М.-Л. : ГИТТЛ, 1956. — 472 с.
• Лоренц Г. А. Старые и новые проблемы физики. — М. : Наука, 1970. — 370 с.

1. Німецька національна бібліотека, Державна бібліотека в Берліні, Баварська державна бібліотека та ін. // Німецька нормативна база даних — 2012—2016.

   d:Track:Q27302d:Track:Q304037d:Track:Q256507d:Track:Q170109d:Track:Q36578

2. Bibliothèque nationale de France : платформа відкритих даних — 2011.

   d:Track:Q19938912d:Track:Q54837d:Track:Q193563

3. Архів історії математики Мактьютор

   d:Track:Q547473

4. Лоренц Хендрик Антон // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохорова — 3-е изд. — Москва: Советская энциклопедия, 1969.

   d:Track:Q649d:Track:Q17378135

5. — Rotterdam: Nijgh & Van Ditmar, 1898. — С. 357. — 363 с.

   d:Track:Q34370d:Track:Q10954218d:Track:Q71545423

6. Академія наук Турина — 1757.

   d:Track:Q2822396

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Hendrik Antoon Lorentz

• ^{[недоступне посилання з липня 2019]}
• Karl Grandin, ed. (1902). . Les Prix Nobel. The Nobel Foundation. Архів за 2008-07-23. Процитовано 2008-07-29.
• Beenakker, Carlo. . Leiden, [The Netherlands]: Instituut Lorentz, University of Leiden.

3$ с этими векторами, но я продолжаю получать целое число в качестве ответа:

Есть вектор скорости $(3,-2,1)$ , вектор магнитного поля $(1,2,-2)$ и взимать $q$ в размере $-3$. Я где-то читал, что вектор электрического поля перпендикулярен вектору магнитного поля, но разве это не означает, что вектор электрического поля является нулевым вектором? И когда я использую формулу из https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_force, должен ли я использовать внутреннее/точечное произведение при умножении вектора скорости и магнитного поля?

• электромагнетизм
• силы

$\endgroup$

$\begingroup$

Где-то читал, что вектор электрического поля перпендикулярен вектору магнитного поля

Это, в общем-то, неправда. Подумайте о положительном заряде внутри соленоида. Электрическое поле было бы параллельно магнитному полю в точках, лежащих на линии, параллельной магнитному полю, содержащей положение заряда.

не означает ли это, что вектор электрического поля является нулевым вектором?

Не обязательно, но если в задаче не указано, какое электрическое поле в этой точке, часто предполагается, что оно равно нулю. (Если только магнитное поле не меняется со временем, в этом случае в объеме индуцируется электрическое поле. Однако в этом случае нам не дано магнитное поле в области, нам дано только его значение в точке , так что особого выбора у нас не осталось.)

должен ли я использовать внутреннее/точечное произведение при умножении вектора скорости и магнитного поля?

Нет, вы должны использовать векторное произведение (также иногда называемое внешним произведением) при умножении вектора скорости и магнитного поля. Использование скалярного произведения даст скаляр, тогда как перекрестное произведение даст вектор (каким должна быть сила).

$\endgroup$

$\begingroup$

Электрическое и магнитное поля не обязательно всегда должны быть перпендикулярны. Вы, должно быть, читали об этом в очень частном случае электромагнитного поля в вакууме. Простой контрпример — рассмотреть стержневой магнит, помещенный рядом с точечным зарядом.

Что касается расчета магнитного вклада в вектор силы Лоренца, как указано в ссылке в Википедии, вам необходимо использовать перекрестное произведение при умножении векторов магнитного поля и скорости. Электрическая сила, действующая на заряд, не может быть определена ни из какой информации, приведенной выше. Скорее всего, вам необходимо принять его равным нулю.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.