涉及电荷的等效原理:罗利希对干燥问题讨论的贡献

Q4 Social Sciences
Edgard F. D. Evangelista
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摘要

等价原理是广义相对论的一个基本概念,本质上反映了惯性质量和引力质量之间的相等。关于包含观察者和证明质量的“爱因斯坦提升”的理想化使这个概念很容易理解,但当涉及到电荷时,情况变得更加复杂,因为它们在加速时发射辐射。简单地说,一个电荷在重力场(CG)中静止不辐射,而另一个电荷在相对于惯性参照系加速的提升中辐射,显然违反了等效原理。这个问题引起了很多讨论,我们在这里展示弗里茨·罗利希在20世纪60年代提出的分析。作者证明了加速电荷的电磁场仅在某些参照系中具有辐射形式,这种现象不具有绝对性质。该方法很简单,它将时空曲率定义为在域中为零,因此不代表明显悖论的解决方案(因为它不考虑真实的CG);然而,它的结果具有教学意义,因为它们作为进一步反思的动机,并有助于理解等价原理和电荷之间不存在不相容。这一讨论也为最近关于这一问题的全面工作提供了起点。
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O princípio da equivalência envolvendo cargas elétricas: a contribuição de Rohrlich para a discussão desseclássico problema
O princípio da equivalência é um conceito fundamental da relatividade geral e traduz essencialmente a igualdade entre massa inercial e gravitacional. As idealizações a respeito do “elevador de Einstein” contendo observadores e massas de prova permitem que tal conceito seja facilmente compreensível, porém o cenário se torna mais complexo quando há cargas elétricas envolvidas em virtude de estas emitirem radiação quando aceleradas. De forma precipitada, poderíamos afirmar que uma carga em repouso em um campo gravitacional (CG) não irradia, enquanto outra dentro de um elevador acelerado em relação a um referencial inercial emite radiação, aparentemente violando o princípio da equivalência. Tal problema gerou muita discussão e mostramos aqui a análise apresentada por Fritz Rohrlich na década de 1960. O autor demonstra que o campo eletromagnético de uma carga acelerada apresenta forma radiativa apenas em alguns referenciais, não tendo tal fenômeno portando caráter absoluto. A abordagem é simples e define a curvatura do espaço-tempo como nula no domínio, não representando assim uma solução para o aparente paradoxo (pois não considera um CG real); entretanto seus resultados têm interesse didático pois servem como motivação para uma reflexão mais profunda e ajudam na compreensão de que não há incompatibilidade entre o princípio da equivalência e cargas elétricas. Essa discussão serve também como ponto de partida para trabalhos mais recentes e abrangentes sobre o problema.
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期刊介绍: The Revista Brasileira de Ensino de Física - RBEF - is an open-access journal of the Brazilian Physical Society (SBF) devoted to the improvement of Physics teaching at all academic levels. Through the publication of peer-reviewed, high-quality papers, we aim at promoting Physics and correlated sciences, thus contributing to the scientific education of society. The RBEF accepts papers on theoretical and experimental aspects of Physics, materials and methodology, history and philosophy of sciences, education policies and themes relevant to the physics-teaching and research community.
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