Relatywistyczna fatamorgana

Spośród czterech fundamentalnych oddziaływań najlepiej opisane jest oddziaływanie elektromagnetyczne, które różnie jest postrzegane przez różnych obserwatorów i to akurat może nie dziwić podczas rozpatrywania ciał naładowanych.

Relatywistyczna „fatamorgana” ujawnia się podczas obserwacji igły magnetycznej w polu wytworzonym przez ładunki, obaj obserwatorzy patrzą tak samo, lecz widzą nie to samo. Każdy widzi inny kierunek ustawienia igły magnetycznej względem osi x układów.

W układzie odniesienia O, w którym ładunki spoczywają oddziaływanie to sprowadza się do kulombowskiego oddziaływania elektrostatycznego siłą F_C powodującą wzajemne odpychanie się ładunków jednoimiennych.

Z kolei w układzie odniesienia O’ poruszającym się względem układu O z prędkością v ładunki te są w ruchu, dlatego oprócz siły F_C kulombowskiego wzajemnego ich odpychania pojawia się siła F_m magnetycznego - lorentzowskiego przyciągania podobnie jak ma to miejsce w przypadku przewodników, w których płyną prądy w tym samym kierunku.

Oba układy są równoważne, dlatego w obu układach ciała naładowane oddziałują wzajemnie z sobą z taką samą siłą. W związku z tym w układzie O’ wypadkowa siła oddziaływania kulombowskiego i lorentzowskiego musi być równa sile oddziaływania kulombowskiego w układzie O.

Pomiaru siły, z jaką oddziałują z sobą ładunki można z łatwością dokonać w układzie O, w którym ładunki spoczywają, ponieważ aby ładunki mogły spoczywać w tym układzie siła, z jaką ładunki wzajemnie z sobą oddziałują musi być zrównoważona innego rodzaju mierzalną siłą.

Znacznie trudniej a nawet praktycznie niemożliwym jest równoważenie siły wzajemnego ich oddziaływania tym samym jej pomiar przez obserwatora układu O’, w którym ładunki te są w ruchu za pomocą dostępnych mu środków technicznych, dlatego znacznie łatwiej jest określić ją metodą matematyczną w oparciu o odpowiednie prawa i opisujące je równania – Coulomba, Lorentza, etc.

Jeżeli nawet w oparciu o powyższe prawa oraz na gruncie STW wykażemy, że wypadkowa siła oddziaływania elektrostatycznego w układzie O jest równa sile elektromagnetycznego oddziaływania w układzie O’ to nie jesteśmy w stanie na tym gruncie wyjaśnić zachowania się igły magnetycznej w obu układach.

W układzie O ładunki elektryczne i igła magnetyczna spoczywają. Spoczywające ładunki elektryczne nie oddziałują z igłą magnetyczna, która ustawiona jest zgodnie z kierunkiem osi x obu układów.

W układzie O’ igła magnetyczna znajduje się w wypadkowym polu magnetycznym pochodzącym od obu ładunków elektrycznych będących w ruchu w tym układzie, czyli na jeden z biegunów igły powinna działać siła magnetyczna F’_m powodująca zmianę kierunku ustawienia igły magnetycznej względem osi x układów.

Czyżby łamana była kolejna zasada fizyki - zasada względności ?

Zasada względności nie będzie łamana wówczas, gdy przyjmiemy, że polega ona nie na tym jak się powszechnie uważa skąd i jak patrzymy, lecz istotnym jest to, co postrzegamy. Takie podejście ma dodatkowe znaczenie wiąże, bowiem z sobą przyczynowość z wywołanym przez nią skutkiem.