Глава 6. ТЕОРИЯ МАКСВЕЛЛА В РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ФОРМЕ
Теория относительности указывает, как надо рассматривать физические явления в любой инерциальной системе отсчета. СТО исходит из полного равноправия всех инерциальных систем. Это означает, что основные уравнения, описывающие физические явления в природе, должны быть одинаковыми во всех инерциальных системах; конечно, для каждой системы отсчета они записываются в соответствующих переменных, т. е. для масштабов и часов данной системы отсчета.
Основная система уравнений, описывающих электромагнитные явления, — это система уравнений Максвелла. Замечательно, что система уравнений Максвелла, сформулировапная за пятьдесят лет до появления специальной теории относительности, оказалась ковариантной по отношению к преобразованиям Лорепца, т. е. с точностью до обозначений переменных сохраняла свой вид, если к ней применялись преобразования Лоренца. Это и означает, что система уравнений Максвелла сохраняет свой вид в любой инерциальной системе отсчета, а нрницип относительности выполняется автоматически.
Таким образом, уравнения электродинамики с точки зрения СТО менять не нужно, и могло бы показаться, что теория относительности ничего существенного в электродинамику внести не может. Однако это совсем не так.
Прежде всего, до создания теории относительности было неясно, в каких системах отсчета справедлива система уравнений Максвелла. Из теории относительности сразу же следовало, что эта система уравнений годится для любой инерциальной системы отсчета. Далее, естественно было переписать систему уравнений Максвелла в четырехмерной форме. Такая запись позволяет установить формулы преобразования основных величин, входящих в теорию, при переходе от одной ИСО к другой. При переходе к четырехмерной записи мы обнаружим также неразрывное единство зарядов и токов, электрических и магнитных моментов, электрического и магнитного полей. Обнаружится связь и некоторых других физических величин. Такая тесная связь между определенными физическими величинами оставалась в тени до появления релятивистского подхода к электромагнитным явлениям.
Что касается преобразования компонент электрического и магнитного полей при переходе от одной инерциальной системы к другой, то это преобразование последовательно может быть проведено лишь в рамках теории относительности. Только теория относительности показывает, что для описания электромагнитного поля необходимо использовать четырехмерный антисимметричный тензор.
