里建立的变换应用于这些方程,就得到以下方程:
其中
现在相对性原理要求,如果真空的麦克斯韦-赫兹方程在坐标系K中
成立,那么它在坐标系k中也成立;这就是说,分别由电性物质和磁性
物质上的有质动力效应定义的运动坐标系k中的电力和磁力矢量——
(X',Y',Z')和(L',M',N')满足以下方程:
很明显,为坐标系k建立的这两组方程表达的一定是同一个意思,
因为两组方程都等价于坐标系K的麦克斯韦-赫兹方程。进一步,除了矢
量符号不同以外,这两组方程是一样的,所以方程组中对应位置上的函
数必定是一样的,只是相差一个因子ψ(v),该因子对一组方程中的所
有函数是共同的,与ξ,η,ζ和τ无关,而依赖v。于是到关系式:
如果我们首先求解这组方程,其次将这组方程应用于由速度-v刻画
的逆变换(从k到K),得到上面这组方程的互反方程,那么考虑到这
样得到的两组方程一定是相同的,就有ψ(v)ψ(-v)=1。进而,因为
对称性的原因[4]。ψ(v)=ψ(-v),所以
ψ(v)=1,
我们的方程具有形式
关于这些方程的解释,我们做下面的评论:设一个点电荷在静止坐
标系K中测量有电量“1”,即当它在静止系中不动时,它对距离1cm处的
等量电荷的作用力为1dyne。由相对性原理,该电荷在运动系中测量的
电荷值也是“1”。如果该电荷相对于静止系不动,那么由定义,矢量
(X,Y,Z)等于作用于其上的力。如果该电荷相对于运动系静止(至
少在相关的时刻),那么在运动系中测量作用于其上的力就等于(X',
Y',Z')。因此上面方程组中的头3个等式可以用以下两种方式加以说
明:
1)当单位点电荷在电磁场中运动时,除了电力以外,还有“电动
势”作用于它。若忽略v/c的平方和高次方所乘的项,这个电动势等于电
荷速度与磁力的矢量积,除以光速。(老的表达方式)
2)当单位点电荷在电磁场中运动时,它受的力等于在电荷处存在
的电力,我们通过把电磁场变换为相对于电荷静止的坐标系而求得该电
力值。(新的表达方式)
对于“磁动势”也是一样。我们看到,电动势在所建立的理论中仅仅
起到辅助概念的作用,只有在电磁力的存在依赖坐标系的运动状态时才
需要引入它。
进一步,引言中所提到的、在我们考虑由磁体和导体的相对运动而
产生的电流时所引起的非对称性,现在显然不存在了。而且,关于电动
力的电动势(单极机器)的“位置”问题现在也没有意义了。
7.多普勒原理和光行差理论
在坐标系K中,远离坐标原点的地方,设有一个电动波源,在包含
坐标原点的部分空间中,可以以足够的近似度表示为以下方程:
X=X0sinΦ,L=L0sinΦ,
Y=Y0sinΦ,M=M0sinΦ,
Z=Z0sinΦ,N=N0sinΦ,
其中
(X ,
, )和( ,
,
)是定义波列振幅的矢量,
Y0 Z0
L0 M0 N0
l,
m,n是波法线的方向余弦。我们希望知道,在运动坐标系k中静止的观
察者看来,这些波的组成是什么。