До цього часу ми розглядали в теорії відносності лише питання поширення світла та проблеми, безпосередньо пов'язані з властивостями простору й часу. Тепер зайнімося іншими питаннями, які скеровують дослідника до пошуків практичного застосування теорії відносності. Розгляньмо питання про електромагнітне поле.
Помістімо на літак електричний заряд. Яке поле оточуватиме цей заряд, коли літак пролітає над аеродромом? Відповісти на це питання одразу складніше, ніж може здатися на перший погляд, бо відповідь залежить від того, кого запитати: льотчика чи спостерігача на аеродромі. Льотчик скаже: «Електричний заряд у літаку нерухомий. А що нерухомий заряд завжди оточений лише електричним полем, то навколо заряду, який перебуває в літаку, буде тільки електростатичне поле і більше нічого». Спостерігач на аеродромі дасть зовсім іншу відповідь. Він насамперед нагадає нам, що навколо рухомого заряду завжди є і електричне, і магнітне поле. Заряд, який спочиває в літаку, рухається відносно аеродрому. Отже, вимірювання, проведені на аеродромі, мають показати, що заряд оточений і електричним, і магнітним полями.
Різні відповіді отримаємо й тоді, коли помістимо на літак магніт. Льотчик скаже, що магніт оточений тільки магнітним полем, як і має бути для нерухомого магніту. Спостерігач на аеродромі стверджуватиме, що магніт рухається, а рухомий магніт, як відомо, завжди оточений і магнітним, і електричним полями.
Різниця в оцінці полів, які оточують електричний заряд чи магніт, насправді не дивує. Справді, вирази «заряд у спокої» і «рухомий заряд» не мають абсолютного значення; ці вирази набувають конкретного змісту лише тоді, коли попередньо зафіксуємо систему відліку, в якій розглядаємо заряд. Заряд може перебувати в спокої тільки в одній системі відліку, в усіх інших він рухатиметься.
Рух — це загальне явище, спокій же — лише окремий випадок руху. Отже, у загальному випадку заряд завжди оточений електромагнітним полем. Тільки для окремого випадку системи відліку, в якій заряд нерухомий, його електромагнітне поле проявляється у вигляді електростатичного поля (виходить, електростатичне поле є не чим іншим, як окремим видом електромагнітного поля). Достоту так само річ має з полем магніту. В усіх системах відліку магніт оточений електромагнітним полем, і лише в одній системі, а саме в тій, де магніт перебуває в спокої, електромагнітне поле стає суто магнітним. (Магнітне поле теж є окремим випадком електромагнітного поля.)
У природі існує єдине електромагнітне поле, поділ якого на електричне й магнітне поля можливий тільки у визначеній системі відліку. Для всіх систем одночасно цього зробити не можна, тобто неможливо так поділити електромагнітне поле на електричне й магнітне, щоб під час переходу з однієї системи відліку в іншу ці складові поля не змінилися. Під час такого переходу до електричного поля неодмінно додасться магнітне, а до магнітного — електричне. У цьому розумінні взаємозв'язок між електричним і магнітним полями аналогічний взаємозв'язку простору й часу. У природі існує єдиний простір-час. У певній системі відліку ми можемо поділити простір і час, але цей поділ не залишиться чинним для іншої системи відліку: під час переходу в нову систему відліку простір і час зливаються в єдине ціле. Той, хто погоджується з існуванням у природі єдиного чотиривимірного простору-часу, мусить визнати й існування єдиного електромагнітного поля; і навпаки, хто визнає існування в природі єдиного електромагнітного поля, той не може заперечувати існування чотиривимірного простору-часу.
У наведеному вище прикладі з електричним зарядом, поміщеним на літак, електромагнітне поле було тісно пов'язане з джерелом, що його породжує. У випадку магнітного стрижня становище складніше. У магнітного стрижня завжди два полюси — північний і південний. Тому вплив магнітного стрижня можна виявити лише поблизу стрижня, наприклад у тих точках, які до одного з полюсів значно ближчі, ніж до другого. Тоді полюс, що розташований далі, не може знищити впливу найближчого полюса. Якщо ж вимірювання проводити досить далеко від магнітного стрижня, то вплив обох полюсів буде практично однаковим за величиною й протилежним за напрямком. Тим самим виявити якесь магнітне поле або породжене магнітними полюсами електромагнітне поле неможливо. Магнітний стрижень, що перебуває в спокої або рухається рівномірно й прямолінійно, не є справжнім джерелом електромагнітного поля. Справжнім джерелом електромагнітного поля може бути тільки електричний заряд.
У природі трапляються й вільні електромагнітні поля, які рухаються в просторі зі швидкістю світла. Електромагнітне поле відокремлюється від заряду тоді, коли заряд рухається нерівномірно або криволінійно. Світло, яке випромінюють атоми й молекули, є не що інше, як електромагнітна хвиля. Цікаво зазначити, що в той час як конкретний вигляд поля залежить від системи відліку, використаної для його опису, швидкість поширення поля від системи відліку не залежить. В усіх інерціальних системах вона дорівнює c.
Помістімо на літак електричний заряд. Яке поле оточуватиме цей заряд, коли літак пролітає над аеродромом? Відповісти на це питання одразу складніше, ніж може здатися на перший погляд, бо відповідь залежить від того, кого запитати: льотчика чи спостерігача на аеродромі. Льотчик скаже: «Електричний заряд у літаку нерухомий. А що нерухомий заряд завжди оточений лише електричним полем, то навколо заряду, який перебуває в літаку, буде тільки електростатичне поле і більше нічого». Спостерігач на аеродромі дасть зовсім іншу відповідь. Він насамперед нагадає нам, що навколо рухомого заряду завжди є і електричне, і магнітне поле. Заряд, який спочиває в літаку, рухається відносно аеродрому. Отже, вимірювання, проведені на аеродромі, мають показати, що заряд оточений і електричним, і магнітним полями.
Різні відповіді отримаємо й тоді, коли помістимо на літак магніт. Льотчик скаже, що магніт оточений тільки магнітним полем, як і має бути для нерухомого магніту. Спостерігач на аеродромі стверджуватиме, що магніт рухається, а рухомий магніт, як відомо, завжди оточений і магнітним, і електричним полями.
Різниця в оцінці полів, які оточують електричний заряд чи магніт, насправді не дивує. Справді, вирази «заряд у спокої» і «рухомий заряд» не мають абсолютного значення; ці вирази набувають конкретного змісту лише тоді, коли попередньо зафіксуємо систему відліку, в якій розглядаємо заряд. Заряд може перебувати в спокої тільки в одній системі відліку, в усіх інших він рухатиметься.
Рух — це загальне явище, спокій же — лише окремий випадок руху. Отже, у загальному випадку заряд завжди оточений електромагнітним полем. Тільки для окремого випадку системи відліку, в якій заряд нерухомий, його електромагнітне поле проявляється у вигляді електростатичного поля (виходить, електростатичне поле є не чим іншим, як окремим видом електромагнітного поля). Достоту так само річ має з полем магніту. В усіх системах відліку магніт оточений електромагнітним полем, і лише в одній системі, а саме в тій, де магніт перебуває в спокої, електромагнітне поле стає суто магнітним. (Магнітне поле теж є окремим випадком електромагнітного поля.)
У природі існує єдине електромагнітне поле, поділ якого на електричне й магнітне поля можливий тільки у визначеній системі відліку. Для всіх систем одночасно цього зробити не можна, тобто неможливо так поділити електромагнітне поле на електричне й магнітне, щоб під час переходу з однієї системи відліку в іншу ці складові поля не змінилися. Під час такого переходу до електричного поля неодмінно додасться магнітне, а до магнітного — електричне. У цьому розумінні взаємозв'язок між електричним і магнітним полями аналогічний взаємозв'язку простору й часу. У природі існує єдиний простір-час. У певній системі відліку ми можемо поділити простір і час, але цей поділ не залишиться чинним для іншої системи відліку: під час переходу в нову систему відліку простір і час зливаються в єдине ціле. Той, хто погоджується з існуванням у природі єдиного чотиривимірного простору-часу, мусить визнати й існування єдиного електромагнітного поля; і навпаки, хто визнає існування в природі єдиного електромагнітного поля, той не може заперечувати існування чотиривимірного простору-часу.
У наведеному вище прикладі з електричним зарядом, поміщеним на літак, електромагнітне поле було тісно пов'язане з джерелом, що його породжує. У випадку магнітного стрижня становище складніше. У магнітного стрижня завжди два полюси — північний і південний. Тому вплив магнітного стрижня можна виявити лише поблизу стрижня, наприклад у тих точках, які до одного з полюсів значно ближчі, ніж до другого. Тоді полюс, що розташований далі, не може знищити впливу найближчого полюса. Якщо ж вимірювання проводити досить далеко від магнітного стрижня, то вплив обох полюсів буде практично однаковим за величиною й протилежним за напрямком. Тим самим виявити якесь магнітне поле або породжене магнітними полюсами електромагнітне поле неможливо. Магнітний стрижень, що перебуває в спокої або рухається рівномірно й прямолінійно, не є справжнім джерелом електромагнітного поля. Справжнім джерелом електромагнітного поля може бути тільки електричний заряд.
У природі трапляються й вільні електромагнітні поля, які рухаються в просторі зі швидкістю світла. Електромагнітне поле відокремлюється від заряду тоді, коли заряд рухається нерівномірно або криволінійно. Світло, яке випромінюють атоми й молекули, є не що інше, як електромагнітна хвиля. Цікаво зазначити, що в той час як конкретний вигляд поля залежить від системи відліку, використаної для його опису, швидкість поширення поля від системи відліку не залежить. В усіх інерціальних системах вона дорівнює c.