論文の概要: Thermal Radiation Equilibrium: (Nonrelativistic) Classical Mechanics
versus (Relativistic) Classical Electrodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05789v1
- Date: Mon, 12 Apr 2021 19:38:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 01:33:19.424914
- Title: Thermal Radiation Equilibrium: (Nonrelativistic) Classical Mechanics
versus (Relativistic) Classical Electrodynamics
- Title（参考訳）: 熱放射平衡:(非相対論的)古典力学対(相対論的)古典電磁力学
- Authors: Timothy H. Boyer
- Abstract要約: エネルギー平衡は非相対論的古典力学にのみ適しているが、古典的電磁力学のような相対論的理論には限定的な関係がある。
3つの異なる観点から調和振動子熱平衡について論じる。
古典物理学において、エネルギー共有、速度依存減衰はプランク熱放射スペクトルの低周波非相対論的部分と関連していることが強調されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Energy equipartition is appropriate only for nonrelativistic classical
mechanics, but has only limited relevance for a relativistic theory such as
classical electrodynamics. In this article, we discuss harmonic-oscillator
thermal equilibrium from three different perspectives. First, we contrast the
thermal equilibrium of nonrelativistic mechanical oscillators (where point
collisions are allowed and frequency is irrelevant) with the equilibrium of
relativistic radiation modes (where frequency is crucial). The Rayleigh-Jeans
law appears from applying a dipole-radiation approximation to impose the
nonrelativistic mechanical equilibrium on the radiation spectrum. In this
discussion, we note the possibility of zero-point energy for relativistic
radiation, which possibility does not arise for nonrelativistic
classical-mechanical systems. Second, we turn to a simple electromagnetic model
of a harmonic oscillator and show that the oscillator is fully in radiation
equilibrium (which involves all radiation multipoles, dipole, quadrupole, etc.)
with classical electromagnetic zero-point radiation, but is not in equilibrium
with the Rayleigh-Jeans spectrum. Finally, we discuss the contrast between the
flexibility of nonrelativistic mechanics with its arbitrary potential functions
allowing separate scalings for length, time, and energy, with the
sharply-controlled behavior of relativistic classical electrodynamics with its
single scaling connecting together the scales for length, time, and energy. It
is emphasized that within classical physics, energy-sharing, velocity-dependent
damping is associated with the low-frequency, nonrelativistic part of the
Planck thermal radiation spectrum, whereas acceleration-dependent radiation
damping is associated with the high-frequency adiabatically-invariant and
Lorentz-invariant part of the spectrum corresponding to zero-point radiation.
- Abstract（参考訳）: エネルギー同分は非相対論的古典力学にのみ適切であるが、古典電気力学のような相対論的理論には限定的な関係しか持たない。
本稿では3つの異なる観点から調和振動子熱平衡について論じる。
まず,非相対論的機械振動子(点衝突が許容され,周波数が無関係)の熱平衡と相対論的放射モード(周波数が重要)の平衡を対比する。
レイリー=ジャンス法則は、放射スペクトルに非相対論的力学的平衡を課すために双極子放射近似を適用することから現れる。
本稿では,非相対論的古典力学系では発生しない相対論的放射線に対するゼロポイントエネルギーの可能性について述べる。
第2に、調和振動子の単純な電磁モデルに目を向け、この振動子が古典的な電磁零点放射を持つ放射平衡(すべての放射多極子、双極子、四極子などを含む)にあるが、レイリー・ジャンススペクトルとは平衡していないことを示す。
最後に、非相対論的力学の柔軟性と、その任意のポテンシャル関数との対比を、相対論的古典的電磁力学の急激に制御された挙動と、その単一スケーリングが長さ、時間、エネルギーのスケールを結合するものとして議論する。
古典物理学では、エネルギー共有、速度依存減衰はプランク熱放射スペクトルの低周波非相対論的部分と関連しているのに対し、加速依存減衰は零点放射に対応するスペクトルの高周波非変量およびローレンツ不変部分と関連している。
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