思考実験によるマックスウェル方程式の疑問について

質問

図にように磁石が速度Ｖで左方向に等速直線運動しているとします。
Ｎ極とＳ極間には磁場Ｂがあり辺（イ）と（ロ）では磁場の変化（時間に対する）があるので次式の電場が発生します。
▽×Ｅ＝－∂Ｂ／∂t
この電場Ｅは時間とともに変化するので次式の磁場が発生します。
▽×Ｂ＝με・∂Ｅ／∂t
これの繰り返しでマックスウェル方程式によれば等速直線運動する磁石は電磁波を発生するとなります。（実際は電場は発生しますが、電磁波は当然発生しません。）
この矛盾を説明して下さい。
－自分の言葉で語らずサイトを紹介するのみの回答はご遠慮願います。－

回答No.7

lv4u

No.3です。
直接の回答ではないのですが・・・

たぶん質問者さんは、マックスウェル方程式（電磁気学）や相対性理論に興味をもたれ、また「○○のパラドックス」なんてのにも興味がおありではないかと思います。
それらを学ぶ過程で、このような質問をされたのだと思えます。

ゲーテの箴言には
「物理学のいくつかの分野が、数学的な理論によって停滞させられており、したがって、そこからは、数学を追放すべきである。」
というものがあるそうです。

数学とか哲学的な考察だけでいろいろと考えを巡らすことによる、空理空論になりかねない議論より、実験結果に基づいた考察を行い、私たちが常識としている電気理論と、実験結果との不整合などについて考えてみることのほうが、質問者さんにとっては、実りがあるのではないかと思います。

以下のＵＲＬにある実験結果を見ると、私が電気回路について常識的に思っていたことと違う結果が、この宇佐見さんの実験結果として記載されています。
「コロンブスの電磁気学」（新装版第１巻の概略）
http://members.jcom.home.ne.jp/u333/columbus3%20gairyaku.htm

「相対論は嘘だった！」というような相対論が対象の議論ですと、再現実験もしずらいんですが、ここで紹介されているような電磁気学の実験であれば、ちょっと（かなり？）奮発して、パルスジェネレータとオシロスコープ等の測定機材を揃えれば可能になります。

私は、学生時代に授業で「電気磁気学」を学んだのですが、その当時から疑問に思っていたこと、不思議に思っていたことが、このサイトの内容を読んで、「この方向で実験・研究を進めていけば、私の疑問もすっきりと解決するのかもしれない・・・」と感じました。この「コロンブスの電磁気学」には、「マックスウェル方程式の訂正」なんて「相対論は嘘だった！」に匹敵する私見も掲載されています。
（オシロスコープは手元にあるのですが、パルスジェネレータが家にありません。余裕ができたら入手して再現実験などやってみたいなあと思ったりしています。）

乏しい実験機材しかない環境でも、その中で実験をすることで、すばらしい業績を残したファラデーのように、質問者さんも、思考実験を行うよりも、実験機材を揃えて、リアルな実験を行うと、（数学的な素養が無くても）歴史に残る発見ができるかもしれませんよ！

お礼

回答有難うございます。

回答No.6

中村 拓男（@tknakamuri）

ああ、変換ミスです。

誤
>電磁場の時間変化→電磁場の発生 　が常に正しいわけではない
ことが分かると思います。

正
>電磁場の時間変化→電磁波の発生 　が常に正しいわけではない
ことが分かると思います。

お礼

回答有難うございます。

回答No.5

中村 拓男（@tknakamuri）

等速で運動する磁石からは磁石と共に移動する電場と磁場しか
生まれません。光速で逃げ去る電磁波は発生しないのです。
この解はマックスウェルの方程式をちゃんと満たします。

磁石は大変なので、点電荷の等速運動をまず解いてみることを
お勧めします。

電磁場の時間変化→電磁場の発生 　が常に正しいわけではない
ことが分かると思います。

お礼

回答有難うございます。

回答No.4

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

一言じゃわかりませんか？

質問文は、磁石の周囲の空間がv で動いても同じですよね？
こういうのは何て言うのかわかりますか？

それを踏まえてローレンツ不変かどうか聞いたんですが。

お礼

回答有難うございます。

回答No.3

lv4u

>>電磁波はエネルギーであり等速直線運動する磁石（別の慣性系から見れば静止している）がエネルギーを発生することはエネルギー保存の法則に反します。

エネルギー保存則に反しているように見えても、電磁波が発生していれば、電磁波の件についての矛盾は無いってことになります。

回答No.2

lv4u

>>（実際は電場は発生しますが、電磁波は当然発生しません。）

電磁波は、発生しているんじゃないですか？
ただ、現実的には、ある場所において、磁石が近づくと磁界が強くなり、磁石が去っていくと磁界が弱くなる１サイクルだけの電磁波でしょうし、電磁波を効率的に送信・受信するには、波長に応じたアンテナ長（導線長）が必要だから、実際の電磁波測定は難しいのかもしれません。
もしかすると、オシロスコープのシングル掃引モードを使って、プリアンプ等で増幅する等すれば、電磁波測定ができるかも？しれませんね。
なので方程式に矛盾は無いと思います。

補足

>電磁波は、発生しているんじゃないですか？

電磁波はエネルギーであり等速直線運動する磁石（別の慣性系から見れば静止している）がエネルギーを発生することはエネルギー保存の法則に反します。

回答No.1

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

ローレンツ不変かどうか考えましたか？

お礼

質問しているのは私ですが・・・