¿Puede la fuerza magnética ser realmente solo fuerza eléctrica en un marco diferente?

Su primera afirmación de que la relatividad explica el magnetismo como la fuerza eléctrica en un marco de referencia diferente no es correcta. Lo que se suele demostrar es que fuerza eléctrica + relatividad implica una ley de fuerza magnética. Pero$E \cdot B$es un invariante relativista. (también$E^2 - B^2$es) Entonces, si tienes un campo eléctrico y magnético juntos, tienes esto en todos los marcos.

Extiende tus brazos frente a ti y considera dos electrones, uno moviéndose desde tu hombro hasta tu muñeca a lo largo de cada brazo.

Los electrones dicen: Estamos parados, y la fuerza eléctrica nos repele unos de otros. Por lo tanto, el electrón del brazo izquierdo está siendo forzado hacia la izquierda y el electrón del brazo derecho está siendo forzado hacia la derecha, a una velocidad que puede calcular.

Pero, por supuesto, debido a la relatividad, ves todo lo que sucede en cámara lenta. Los electrones se desplazan hacia la izquierda y hacia la derecha, pero más lentamente de lo que cabría esperar según la fuerza eléctrica. Explicas esto diciendo que debe haber alguna fuerza compensatoria empujando estos electrones uno hacia el otro. A esa fuerza la llamas magnetismo.

Sabemos que los campos magnéticos se generan perpendiculares a la corriente en un cable o al movimiento de una partícula. Así que la idea parece válida... y tiene sentido, considerando que la electricidad y el magnetismo son en realidad solo dos caras de la misma moneda.

En cuanto a su ejemplo de dos partículas que se mueven paralelas entre sí, sí, parecerían estar en reposo en cada uno de sus marcos de referencia inerciales. Sin embargo, si este fuera el caso, sus campos magnéticos también parecerían ser cero (desde sus marcos de referencia). Dado que cada partícula no está siendo atraída magnéticamente una hacia la otra, el campo magnético por su referencia es de hecho cero.

No estoy del todo seguro de lo que quieres decir en tu último ejemplo con luz. Si pudiera aclarar más, puedo tratar de proporcionar una respuesta.

pero, ¿puede especificar cómo puede tener sentido esa explicación si 2 cargas se mueven en dirección paralela, ambas en reposo en el marco de la otra?

Caso 1: La distancia entre las cargas es la misma en el marco de las cargas y en el marco del observador que observa las cargas en movimiento:

La relatividad especial nos dice que debemos dividir la fuerza que sienten las cargas por gamma, para obtener esa misma fuerza en otro marco. La fuerza entre las cargas en el marco A es diferente a la fuerza entre las cargas en el marco B. Cuando los observadores en los marcos A y B dicen "la fuerza entre las cargas", se refieren a la misma fuerza, que es diferente en esos dos marcos.

Calcular la fuerza que sienten las cargas es trivial en este caso. Por supuesto, necesitamos la relatividad especial para saber si la distancia es la misma en ambos marcos o no.

Caso 2: la distancia entre cargas no es la misma en ambos marcos:

La relatividad especial nos dice que debemos dividir la fuerza que sienten las cargas por gamma, para obtener esa misma fuerza en otro marco. Y la relatividad especial nos dice cómo calcular la fuerza que sienten las cargas. La fuerza que sienten las cargas es inversamente proporcional a la distancia al cuadrado. Y la relatividad especial nos dice cuál es la distancia en el marco de las cargas, entonces podemos calcular fácilmente la fuerza que sienten las cargas.

En mi opinión, todo lo anterior es trivial, por lo que tiene mucho sentido.

Se ha de tener en cuenta que una carga no solo tiene un campo eléctrico sino también un momento dipolar magnético .

Para tomarlo en un contexto histórico y empírico aquí hay algunos hechos:

1. Los experimentos originales de Ampère y Gauss que mostraban una fuerza entre dos corrientes lineales fueron reivindicados por Ampère en 1825 y Gauss en 1833.
2. Esta vez a nadie le importa que en el momento del encendido brusco de la corriente los electrones dentro del cable se aceleren y por esto se alineen sus momentos dipolares magnéticos. Se produce una autoinducción. Esto sucede independientemente de un segundo cable portador de corriente. Y para algunas aleaciones, un campo magnético permanece incluso después de cambiar la corriente.
3. El momento dipolar magnético de los electrones que es responsable del punto anterior se descubrió después de 1924 (Fuente Wikipedia) :
   • El espín se descubrió por primera vez en el contexto del espectro de emisión de los metales alcalinos. En 1924, Wolfgang Pauli introdujo lo que llamó un "grado de libertad cuántico de dos valores" asociado con el electrón en la capa más externa.
   • En retrospectiva, la primera evidencia experimental directa del espín del electrón fue el experimento de Stern-Gerlach de 1922. En este experimento, un campo magnético externo desvía las partículas en movimiento, lo que solo es posible si se influye en los momentos dipolares magnéticos de estas partículas.
4. La coincidencia entre el espín de los electrones y el momento dipolar magnético de los electrones es obvia.

¿Puede la fuerza magnética ser realmente solo fuerza eléctrica en un marco diferente?

No es necesario estar en un movimiento relativo a una carga eléctrica (en un marco diferente) para observar un campo magnético alrededor de esta carga. La aceleración de un haz de electrones (la corriente en un cable), así como la influencia de un campo magnético externo condujo a la alineación de sus momentos dipolares magnéticos. Esto lo observamos como un campo magnético macroscópico.