Vraag:
Hadden de principes van hemelmechanica invloed op de ontwikkeling van elektromagnetisme?
Sam Gallagher
2019-08-07 01:38:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Veel van het vroege theoretische werk op het gebied van elektriciteit en magnetisme lijkt het resultaat te zijn geweest van de toepassing van hemelse mechanische principes op elektrostatica. Voorbeelden zijn onder meer Cavendish's inverse-kwadratenwet-experiment (dat een analoge gravitatieverklaring had als gevolg van Newton), en Poisson's toepassing van potentiële theorie op elektrostatica (in feite omvatte Poisson's werk in elektrostatica in het algemeen het gebruik van analytische instrumenten die zijn ontwikkeld door hemzelf en bijvoorbeeld Laplace, Legendre , Lagrange en Biot, meestal met betrekking tot mechanica, tot de experimenten van Coulomb). Om nog maar te zwijgen van de relatie tussen magnetisme en de aarde, die de twee bijna samenvoegt. Gezien het bestaan ​​van een groot aantal werken over zwaartekracht en hemelmechanica, lijkt het erop dat de analytische benadering van elektriciteit er veel van zou hebben geleend. Hoeveel is E&M verschuldigd aan de hemelmechanica en de wiskundigen die het hebben ontwikkeld? Waren er veel essentiële ontwikkelingen die grotendeels of volledig het gevolg waren van hemelmechanica?

Ik denk dat uw vraag (met titel gewijzigd) interessant is. Uw tekst maakt echter enkele ongegronde veronderstellingen. Het is niet alsof iemand de E-M-velden "dwong" om inverse-kwadratenwetten te volgen; dus zou het logischer zijn om te vragen of onderzoekers de wetten van de zwaartekracht als een initiële theorie gebruikten in plaats van experimenten uit te proberen en het equivalent van polynoom-curve-aanpassing te doen.
Toegegeven, dat is een betere manier om de vraag te formuleren, bedankt.
Alleen omdat je Rutherfords analyse van Rutherford-verstrooiing kunt toepassen op hyperbolische komeet 'banen', wil nog niet zeggen dat alfadeeltjes zich zorgen maken over astronomie.
Een antwoord:
Conifold
2019-08-08 03:38:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Algemene verwijzingen over dit onderwerp zijn Whittaker's History of the Theories of Aether and Electricity en Timeline Of History of Electricity.

Newton's overtuigende bewijs voor de inverse kwadratische wet van de zwaartekracht was een bepalende prestatie van nieuwe wetenschap, dus het nodigde natuurlijk waar mogelijk uit tot imitatie. Newton zelf benadert magnetisme al met de zwaartekracht als sjabloon en schrijft in Principia:

" De kracht van magnetisme ... bij het terugtrekken van de magneet, neemt niet af in het duplicaat maar bijna in de drievoudige verhouding van de afstand, zo goed als ik kon beoordelen op basis van enkele onbeschofte observaties ".

In 1750 verduidelijkte Michell dat dit te wijten was aan het dipooleffect:

" Elke pool trekt precies evenveel aan of stoot af ... aantrekking en afstoting van magneten neemt toe naarmate de vierkanten van de afstanden tot de respectievelijke polen groter worden ".

Nadat Franklin had opgemerkt dat een lading niet wordt aangetrokken door de wanden van een geëlektrificeerd blik wanneer hij erin zit, herinnert Priestley eraan dat Newton in Principia bewees dat een massa in een bolvormige schaal niet wordt aangetrokken door zijn muren. Hij veronderstelde in 1766 dat de elektrostatische kracht moet dalen als het inverse kwadraat van de afstand om dit ook te laten gebeuren. Cavendish kwam in 1771 tot dezelfde conclusie, maar " onverschillig voor roem verzuimde hij dit en ander belangrijk werk te communiceren ", zoals Whittaker het uitdrukte.

Lagrange's 1777 idee van de bronpotentieel kwam naar voren in de context van zwaartekracht, en leidde Laplace naar de nu beroemde vergelijking ervoor in 1782. Poisson maakte hun potentiële theorie een middelpunt van zijn elektrostatische ( Treatise of Mechanics (1811)) en magnetostatische (1824) theorieën, die Maxwell indirect hebben beïnvloed, zie The Origin of the Displacement Current door Siegel:

[...] " Het wiskundige paradigma voor de behandeling van gepolariseerde media was de behandeling van de magnetische behuizing door Simeon Denis Poisson; deze analyse was voor de elektrische behuizing overgenomen door Ottaviano Mossotti, die Maxwell expliciet citeerde; en achter Maxwells fysieke interpretatie van dit alles stond Faraday's werk over diëlektrica, ook expliciet geciteerd door Maxwell. De vergelijking die Maxwell schreef voor de verplaatsing vertegenwoordigde een amalgaam van deze invloeden, evenals de vereisten van zijn eigen specifieke situatie in 'Physical lines ". "

We zien echter pas veel later veldbehandelingen met zwaartekracht, omdat Laplace in Celestial Mechanics (1799) -nul latentie (krachten gericht op vertraagde posities van de zwaartekrachtlichamen in plaats van hun huidige) zouden ertoe leiden dat planeten vrijwel onmiddellijk uit hun huidige banen vliegen. Tenzij de voortplanting door de zwaartekracht miljoenen keren sneller was dan licht.

De invloed van hemelmechanica op elektromagnetisme in de 19e eeuw was in elk geval contraproductief. Het bracht Gauss en Weber er bijvoorbeeld toe aan alternatieve elektromagnetische theorieën te construeren op basis van deeltjesinteractiewetten in plaats van veldconcepten, wat niet werkte, zie Hecht's (enigszins chagrijnige) onderdrukte elektrodynamica van Ampère-Gauss-Weber. Vloeistofmechanica en elasticiteitstheorie (in de populaire na Fresnel elastische theorieën van ether) leverden meer van de veldtheoretische wiskundige machinerie.

Na Poisson is het de invloed in de andere richting, gestimuleerd door de veldintuïties van Faraday en Maxwell, die vruchtbaarder bleken te zijn, zie Welke 19e-eeuwse ontwikkelingen droegen bij aan de algemene relativiteitstheorie? Het idee van Mossotti uit 1830 dat elektrische aantrekking en afstoting niet precies in evenwicht zijn, en het verschil is de zwaartekracht, was noodlottig. In 1900 toonde Lorentz aan dat een dergelijke Maxwelliaanse zwaartekracht geen last had van het latentieprobleem van Laplace, omdat de correctie van de richting van de kracht van de orde was $ v ^ 2 / c ^ 2 $ in plaats van $ v / c $ , zoals in de setting van Laplace. Dat was het gevolg van de Lorentz-invariantie die de effecten van vertraging in de eerste orde compenseerde, zoals Poincaré opmerkte in 1905, en het maakte de weg vrij voor veldbehandelingen van de zwaartekracht, inclusief Einsteins relativistische theorie.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 4.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...