¿Cómo debe interpretarse la derivación de MTW de la fórmula de Maxwell-Faraday?

En la siguiente derivación, no estoy seguro de cómo se establecen exactamente los componentes de la ecuación vectorial final. Sospecho que esta es una situación análoga a la suma vectorial de rotaciones infinitesimales. La discusión se refiere a la sección 3.4 que comienza en la página 80 de Gravitation de Misner, Thorne y Wheeler.

El tensor del campo electromagnético se determina escribiendo la ley de fuerza de Lorentz como una derivada de 3-momentum con respecto al tiempo propio, y escribiendo la derivada de energía con respecto al tiempo propio como el componente de tiempo del 4-vector de momento de la partícula. Es decir, el tensor de campo electromagnético se define sin recurrir a las ecuaciones de Maxwell.

El objetivo es derivar la fórmula de Maxwell-Farady, comenzando con la desaparición invariante de la divergencia del campo magnético y las leyes de transformación para los campos eléctrico y magnético. Consideramos un impulso de Lorentz infinitesimal β en positivo X dirección. La siguiente forma de la parte magnética de la transformación del campo electromagnético se establece aplicando la transformación de Lorentz al tensor del campo electromagnético e igualando los términos

(1) [ B ¯ B ¯ ] = [ B γ ( B β × mi ) ] = [ B X γ ( B y + β mi z ) γ ( B z β mi y ) ] .

Como nuestro impulso es infinitesimal, podemos escribir γ = 1 . La transformación de las derivadas parciales con respecto a las coordenadas espaciales para un impulso infinitesimal en el X dirección son

X ¯ = X + β t ; y ¯ = y ; z ¯ = z .

En términos del sistema de barras, la ley de divergencia del campo magnético toma la forma

¯ B ¯ = 0 = B X ¯ X ¯ + B y ¯ y ¯ + B z ¯ z ¯ .

Reescribimos esto reemplazando los términos barrados con sus equivalentes abiertos:

0 = B X X + β B X t + B y + β mi z y + B z β mi y z .

Agrupamos factores de β

0 = B X X + B y y + B z z + β ( B X t + mi z y mi y z ) ,

luego aplique la ley de divergencia del campo magnético en su forma no barrada

B = 0 = B X X + B y y + B z z ,

para llegar a la condición

B X t + mi z y mi y z = 0.

Si la velocidad de la transformación hubiera estado dirigida en el y o z direcciones, se habría obtenido una ecuación similar para B y / t o B z / t . En el lenguaje de los vectores tridimensionales, estas tres ecuaciones se reducen a una ecuación

(2) B t + × mi = 0 .

Si los impulsos bajo consideración fueran de magnitud relativista, no creo que pudiéramos considerar los resultados como componentes independientes del vector. Mi incertidumbre sobre cómo interpretar la declaración citada es que implica que estamos obteniendo nuestros resultados uno a la vez, pero combinándolos como si todos existieran simultáneamente. ¿Podría alguien por favor ayudarme a entender esto?

Respuestas (1)

Si los impulsos bajo consideración fueran de magnitud relativista, no creo que pudiéramos considerar los resultados como componentes independientes del vector.

Hay dos posibles respuestas a tu duda. La primera es que no hay necesidad de considerar β aumenta Por el bien del argumento, el cálculo solo se requiere de primer orden en β . A este orden, los impulsos en diferentes direcciones tienen efectos aditivos.

Otra forma de ver lo mismo es modificar la ec. (1) (He editado tu publicación para que se etiqueten las ecuaciones relevantes). Asumir β tiene una dirección arbitraria, es decir, componentes a lo largo de los tres ejes. Les dejo que escriban el segundo pasaje para tomar esto en cuenta. Si desarrolla el cálculo resultante, llegará directamente a la ec. (2).