Magnety a speciální relativita

Jen pár prvků může
být permanentním magnetem. Železo může, ale měď nemůže. Ale když jakýmkoliv kovem pustíte
elektrický proud, stane se magnetem. Elektromagnetem. Ale jak je to možné? Kupodivu je to důsledek
speciální relativity. Speciální relativita říká, že v našem
vesmíru délka a čas nejsou pevně dané. Dva pozorovatelé ve vzájemném
relativním pohybu je vnímají jinak.

Je to relativita. Pokud například budete
dost přesně měřit, zjistíte že pozorovatelům v relativním
pohybu čas plyne pomaleji. Dereku, kdy ses naposledy holil? Před 6 hodinami. Vlastně to bylo před 5 hodinami,
59 minutami a 59,9999999 sekundami. Pohybující se objekty jsou navíc
smršťovány ve směru pohybu. - Vypadáš hubený.


- Jen z tvého pohledu. Když se objekt vzhledem k vám relativně pohybuje, zabírá méně místa,
než kdyby stál. A i když je efekt mnohem menší,
než tu předvádíme, zmenšení velikosti je to,
co umožňuje fungování elektromagnetů. Představte si měděný drát. Jsou v něm kladné kovové ionty plovoucí
v moři volných záporných elektronů. Protože počet protonů
je stejný jako elektronů, tak je celý drát neutrální.

Pokud bude blízko
pozitivně nabitá kočka, tak na ni drát nebude nijak působit. A i když bude drátem protékat proud,
tak elektrony potečou jedním směrem, ale hustota kladných a záporných
nábojů bude stále stejná, takže drát bude neutrální
a nebude na kočku působit. Ale co když se kočka začne pohybovat? Pro jednoduchost si představte, že se kočka pohybuje stejným
směrem a rychlostí jako elektrony.

Z mého pohledu je drát stále neutrální
a neměl by na kočku nijak působit. Ale podívejte se na tuto
situaci z jejího pohledu. Z pohledu kočky se pozitivní
náboje v drátu pohybují. Takže podle speciální relativity
budou jejich rozestupy lehce menší. A z tohoto pohledu se elektrony
nepohybují, takže rozestupy budou větší. Předměty zabírají větší
prostor když se nepohybují. Tyto dvě změny způsobí, že v drátu
bude větší hustota pozitivních nábojů. Není tudíž už neutrální,
ale kladně nabitý.

Což znamená, že kladně nabitá kočka
bude pociťovat odpuzující sílu. Ale z mého pohledu
se to zdá jako záhada. Na stojící kočku nepůsobí žádná síla, ale pohybující se kočka je nějak
odpuzována od tohoto neutrálního drátu. Jak tu sílu nazvete? Řekneme, že je to magnetická síla. A to hlavně proto, že drát pod proudem
vychyluje blízké magnety. Experiment tedy ukazuje, že magnetické pole je jen elektrické
pole viděné z jiného úhlu pohledu.

Z pohledu kočky je
odpuzována elektrickým polem, které je vytvořeno nadbytkem kladných
nábojů díky zkrácení rozestupů. Z mého pohledu je kočka
odpuzována od neutrálního drátu díky magnetickému poli
vytvořenému protékajícím proudem. Jestli je to elektrické nebo magnetické
pole záleží na vašem úhlu pohledu, ale výsledek je stejný. Takže elektromagnet je ukázkou
speciální relativity v každodenním životě.

Může se to zdát šílené,
když elektrony putují drátem rychlostí 0.0000000001 % rychlosti světla. Tak jak na tom může
speciální relativita něco změnit? Má se to tak,
že v drátu je tolik elektronů a elektrická interakce
je tak ohromně silná, že i maličká změna ve velikosti může změnit rovnováhu nábojů
a vytvořit dostatečně velkou sílu. Speciální relativita
vysvětluje elektromagnety.

Ale co permanentní magnety? Kusem skály přece nemůže
protékat elektrický proud, ne? Klikněte se zde na MinutePhysics,
kde se dozvíte o typech magnetů, složení a kouzlu permanentních magnetů. Překlad: Mithril
www.videacesky.cz