Физические поля — это… Что такое Физические поля?

Физические поля

пространство, в котором проявляются физические свойства материального объекта в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основные виды Ф.п.: акустические, электромагнитные, магнитные, электрические, тепловые, динамические и гравитационные. Они являются объективным проявлением объекта и используются для его обнаружения, опознавания и наблюдения за его деятельностью.

EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010

• Физическая защита атомной электростанции
• Физическое загрязнение

Смотреть что такое «Физические поля» в других словарях:

• Физические поля —    пространство, в котором проявляются физические свойства материального объекта в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основными ФП являются: акустические, электромагнитные, магнитные, электрические, тепловые, динамические и… …   Гражданская защита. Понятийно-терминологический словарь

• Физические поля корабля — (судна) пространство, в котором проявляются физические свойства, присущие кораблю как материальному объекту или возникающие в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основными физическими полями корабля (судна) являются: акустическое,… …   Морской словарь

• физические поля земли — представлены гравитационным, магнитным, геометрическим и электрическим полями и изучаются соответствующими отраслями наук. Гравиметрия изучает закономерности пространственного строения и изменения гравитационного поля Земли и определяет фигуру… …   Географическая энциклопедия

• Физические поля корабля — пространство, в котором проявляются физические свойства, присущие кораблю как материальному объекту или возникающие в результате его взаимодействия с окружающей средой. Основными Ф. п. корабля являются: акустическое, гидроакустическое,… …   Словарь военных терминов

• поля геофизические — Различные естественные и искусственные физические поля, обусловленные взаимодействием нейтральных или заряженных материальных тел, элементарных частиц и квантов энергии. Примечание К геофизическим полям относятся: гравитационные, магнитные,… …   Справочник технического переводчика

• ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ — особая форма материи; физ. система с бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами П. ф. могут служить эл. магн, и гравитац. поля, поле яд. сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие разл. элем. ч цам. Понятие поля… …   Физическая энциклопедия

• ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ — ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ, особая форма материи, создаваемая так называемыми источниками поля физического, например: электрическое и магнитное поле создается заряженными частицами, а гравитационное любыми частицами, обладающими массой. Поле физическое… …   Современная энциклопедия

• Поля физические — ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ, особая форма материи, создаваемая так называемыми источниками поля физического, например: электрическое и магнитное поле создается заряженными частицами, а гравитационное любыми частицами, обладающими массой. Поле физическое… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• Физические свойства —         горных пород (a. physical properties of rocks; н. physische Eigenschaften der Gesteine; ф. proprietes physiques des roches; и. caracteristicas fisicas de rocas, propiedades fisicas de rocas, particularidades fisicas de rocas) внутренние,… …   Геологическая энциклопедия

• Поля физические —         особая форма материи; физическая система, обладающая бесконечно большим числом степеней свободы. Примерами П. ф. могут служить электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие …   Большая советская энциклопедия

Книги

• Физические поля. Материалистическая концепция классической физики, А. А. Лучин. Со времен Фарадея о полях написано много, но все неверно. Техника опять пришла на помощь науке и начала создавать поля в электронике и радиотехнике, нужные для быта, производства и обороны.… Подробнее  Купить за 359 руб
• Физические поля. Материалистическая концепция классической физики, Лучин А.А.. Со времен Фарадея о полях написано много, но все неверно. Техника опять пришла на помощь науке и начала создавать поля в электронике и радиотехнике, нужные для быта, производства и обороны.… Подробнее  Купить за 322 руб
• Физические поля и их материи. Проникновение в загадки микро- и макромиров, А. А. Лучин. В современной релятивистской физике электродинамика базируется на представлениях 200-летней давности. Открытия Томсоном электрона, Резерфордом — структуры атома попали под прессинг работы… Подробнее  Купить за 293 руб

Другие книги по запросу «Физические поля» >>

Физическое поле в Полевой физике

Понятие «Физическое поле» восходит к основоположникам электромагнетизма Фарадею и Максвеллу. Под этим термином понимают некоторого посредника, благодаря которому действие от одного тела передается к другому на расстоянии.

При этом само понятие поля трансформировалось со временем. Основоположники электромагнетизма скорее понимали под полем некую среду, которая подвержена динамике, может перетекать и вращаться, откуда и появились такие понятия теории поля как дивергенция и ротор. Во многом такие представления о поле привели к появлению понятия эфира. Важно, что именно построение наглядных моделей невидимого поля поспособствовали успешному созданию классической электродинамики.

Другая школа, опирающаяся на математический формализм, была более склонна рассматривать поле как заданную в пространстве и времени математическую функцию. Этот подход не требовал построения умозрительных моделей и казался более строгим с математической точки зрения. Однако он способствовал сведению научного мышления к примитивному перебору математических вариантов, наиболее распространенному в рамках принципа наименьшего действия.

В XX веке на смену классического понятия поля пришло еще две концепции. Первая из них – подмена физического понятия поля математическим пространством. Это так называемый путь геометризации физики, наиболее известным примером которого является общая теория относительности. Вторая – модель обменного взаимодействия, воплощенная в квантовой теории. В этом случае в связи с необходимостью получить дискретные характеристики частиц и процессов вместо непрерывного поля используются виртуальные частицы – переносчики взаимодействия.

В полевой физике во многом происходит возвращение к представлениям о поле в духе Фарадея-Максвелла, только на современном уровне. Для этого используется понятие «Полевая среда». Это созвучная понятию физического поля реальная сущность, подверженная собственной динамике, посредством которой и происходит взаимодействие удаленных объектов. Так взаимодействие частиц в полевой среде описывается полевым уравнением движения, а построенная на основе этой концепции полевая механика в качестве своих следствий содержит классическую механику, электродинамику, частично теорию относительности, квантовую и ядерную физику и немало других следствий.

Что такое поле в физике

Когда в пространстве распределена какая-либо физическая величина, то говорят, что в пространстве задано поле этой величины.

Если распределена скалярная величина, то поле называют скалярным. Такое поле математики описывают скалярной функцией.

А если в области распределена векторная величина, тогда поле называется векторным. Его описывают с помощью векторной функции.

Скалярное поле

К примеру, мы можем измерять температуру зимой в различных точках комнаты.

При этом, чем ближе к батарее центрального отопления и чем выше к потолку, тем выше будет температура. А в точках у пола и в отдалении от нагретой батареи температура будет ниже на несколько градусов.

Рассмотрим трехмерное пространство (рис. 1) и какую-нибудь точку, расположенную в этом пространстве. Обозначим точку большой латинской буквой, например P.

Рис. 1. Каждой точке в трехмерном пространстве в соответствие поставлены три числа на осях

Этой точке поставлены в соответствие три числа x, y, z, лежащие на осях Ox, Oy, Oz. Такие числа называют координатами точки. Обычно математики записывают координаты точки рядом с ее названием: \(\large P\left( x ; y ; z \right)\).

Мы можем дополнительно поставить в соответствие этой точке четвертое число – температуру t в градусах Цельсия (рис. 2).

Рис. 2. Пример распределения температуры в комнате, во время сезона отопления

Составим таблицу, в которой будут содержаться координаты точек пространства и температура в этих точках. Так мы упорядочим информацию о распределении температуры в комнате.

По такой таблице можно построить графики, на которых изобразим, как именно температура будет зависеть от какой-либо координаты пространства.

Эта таблица и графики содержат информацию о поле температур.

Так как распределенная по комнате температура является скалярной величиной, то поле температуры называют скалярным. А таблица задает скалярную функцию, описывающую распределение температуры в комнате.

Такая функция связывает координаты точки и значение физической величины – температуры в этой точке.

Это обычная функция, наподобие тех, с которыми вам приходилось решать примеры на школьной математике. Только эта функция зависит не от одной переменной x, а от трех переменных величин — координат x, y, z точек, расположенных в трехмерном пространстве.

\[\large \varphi = f \left( x ; y ; z \right)\]

А четвертая величина – температура, будет являться значением этой функции. Наподобие числа «y» для функции одной переменной «x».

Векторное поле

Предположим, что в углу комнаты лежит большой магнит. А мы ходим по комнате со шнурком, к одному концу которого привязан железный гвоздь. Второй конец шнурка держим в горизонтально вытянутой руке.

Расхаживая по комнате, мы заметим, что в некоторой области комнаты шнурок с гвоздем отклоняется от вертикального положения в сторону магнита.

Чем ближе мы подходим к магниту, тем сильнее он притягивает гвоздь. Тем больше усилий нужно приложить, чтобы удержать шнурок в руке.

Такие поля, наподобие поля, созданного магнитом, называют силовыми полями.

Поля силовые – это векторные поля, так как распределенная по комнате и измеренная в различных точках комнаты сила – это векторная величина.

Теперь каждой точке комнаты мы можем поставить в соответствие не только координаты точки, но и вектор F силы, действующей на гвоздь в этой точке.

Составим таблицу и запишем в нее координаты каждой выбранной точки комнаты и координаты вектора силы, с которой магнит действует на гвоздь в этой точке.

У вектора силы в каждой отдельной точке будут свои характеристики — длина и направление. Поэтому, таблица, содержащая информацию о силе в каждой точке комнаты, будет содержать 6 строк. Три строки – это координаты точки, и три строки – координаты вектора.

Такая таблица задает функцию, которую математики называют сокращенно «вектор-функцией».

Вектор-функцию, описывающую векторное поле, можно обозначить так:

\(\large \overrightarrow{A \left( P \right)} \) – вектор-функция. Подробнее можно записать ее таким способом:

\[\large \boxed{ \overrightarrow{A \left( P \right)} = A_{x}\left( x ; y ; z \right) \cdot \vec{i} + A_{y}\left( x ; y ; z \right) \cdot \vec{j} + A_{z}\left( x ; y ; z \right) \cdot \vec{k} }\]

\( A_{x}\left( x ; y ; z \right) ; A_{y}\left( x ; y ; z \right) ; A_{z}\left( x ; y ; z \right) \) – это компоненты (части) вектор функции.

\( \vec{i} ; \vec{j} ; \vec{k} \) – орты.

Обычно в школе такие функции не изучают. Но вы теперь знаете, что кроме обычных — скалярных функций, существуют вектор-функции.

Из записи видно, что векторная функция отличается от скалярной тем, что имеет три компоненты (части). Каждая компонента (часть) зависит от трех координат точки P пространства.

Какое поле называют стационарным

Многие процессы, происходящие вокруг нас, изменяются во времени. Например, температура в полдень жаркого летнего дня будет выше, чем температура перед закатом этого же дня. Иными словами, скалярная величина – температура воздуха на улице, а значит и, ее поле, изменяются со временем.

В противоположность этому, поле температуры в закрытом помещении зимой изменяться не будет. Конечно, если батареи центрального отопления будут иметь одинаковую температуру в течение продолжительного времени.

Величины и процессы, изменяющиеся во времени, называют нестационарными. А стабильные, не изменяющиеся с течением времени величины – стационарными.

Если поле не изменяется с течением времени, его называют стационарным. А если изменяется – тогда нестационарным.

Все ли поля можно почувствовать

Мы можем чувствовать поле температур, благодаря тому, что на коже у нас содержатся особые рецепторы, способные воспринимать температуру окружающей среды.

Однако, не все поля люди могут ощущать. Например, мы невосприимчивы к магнитным и электрическим полям, потому, что у нас нет органа, способного улавливать их изменения.

Как же тогда мы узнали о электрических и магнитных полях? Мы нашли тех, кто может чувствовать эти поля.

Некоторые рыбы способны улавливать изменение электрического поля. Например, электрический скат (рис. 3) улавливает электрические сигналы и благодаря этому прекрасно ориентируется. У него есть для этого специальные органы, в отличие от человека. Отдельные скаты способны генерировать электрические разряды напряжением до 200 вольт.

Рис. 3. Электрический скат умеет чувствовать электрическое поле

Электрический угорь (рис. 4) может достигать 2,5 метров в длину. Он способен не только улавливать электрические поля, но и генерировать мощные электрические разряды напряжением до 860 Вольт и силой тока до 1 Ампера. Использует их, преимущественно охотясь на добычу, или спасаясь от других хищников.

Рис. 4. Электрический угорь чувствует электрическое поле и может вырабатывать электрические импульсы

Способность улавливать изменение электрического поля называют электрорецепцией. Ее обнаружили у некоторых рыб, амфибий и млекопитающих – утконоса и ехидны. Она используется для охоты, общения и улавливания магнитного поля земли.

Перелетные птицы, например, журавли (рис. 5), содержат орган, способный улавливать изменение магнитного поля Земли. Благодаря этому они ориентируются в пространстве во время перелетов в теплые края.

Рис. 5. Перелетные птицы ориентируются по магнитному полю Земли

Как мы можем обнаружить поле без помощи животных?

Для обнаружения электрического поля мы будем использовать электрический заряд. Потому, что поле действует электрической силой на заряды, помещенные в него.

А, чтобы обнаружить магнитное поле, мы можем воспользоваться небольшим магнитом, или железным предметом. Потому, что магнитное поле будет воздействовать на них.

Как обозначают поля на рисунках

Рассмотрим часть карты мира. Обратим внимание на то, что области частей карты закрашены различными цветовыми оттенками (рис. 6).

Рис. 6. Различные уровни высот на карте раскрашены разными цветами

Так же, в одном из углов карты можно заметить разноцветную табличку, наподобие, нарисованной поверх карты на рисунке. На ней нарисована шкала высот и глубин и, рядом с каждым оттенком записаны цифры, обозначающие высоту или глубину в метрах.

Примечание: Высоты и глубины на местности обозначают с помощью областей, имеющих различные цвета, для наглядности. Чем ближе к красному цвету, тем выше, а чем ближе к фиолетовому, тем глубже.

По краям цветовых областей проведены тонкие границы, они ограничивают области, имеющие одинаковый уровень высот. Такие границы называют линиями уровня.

Высота или уровень – это скалярная величина. Поэтому, мы можем сказать, что с помощью цветных областей и линий на их границах задано поле, описывающее распределение высот на поверхности Земли.

Скалярное поле можно изобразить с помощью линий уровня.

Вспомним теперь пример с магнитом и гвоздиком. В каждой точке комнаты можно нарисовать вектор силы, с которой магнит притягивает железный гвоздь (рис. 7).

Рис. 7. Силы выстраиваются вдоль некоторых линий, их называют силовыми линиями поля

Чем ближе к магниту, тем больше сила притяжения, тем длиннее векторы. Можно обратить внимание, что векторы силы как бы располагаются вдоль некоторых линий. Они дополнительно проведены пунктиром на рисунке. Видно, так же, что эти линии искривлены.

Такие линии, вдоль которых выстаиваются векторы силы, называют силовыми линиями. Силовые поля – векторные.

Векторные поля изображают с помощью силовых линий. Вдоль таких линий выстраиваются векторы сил. Эти линии имеют и другие названия.

Связь между скалярными и векторными полями

Скалярному полю можно поставить в соответствие векторное поле. Вернемся к примеру обозначения высот на карте (рис. 6). Мы знаем, что на карте имеются области, на которых присутствуют резкие перепады высот. На таких участках есть несколько градаций цветовых оттенков, а области, имеющие различные цвета, в таких местах располагаются чаще.

Чтобы обозначить резкие перепады высот, придумали использовать специальный вектор – вектор градиента. Он описывает, как быстро изменяется скалярная величина – например, высота на карте местности.

Этот вектор обозначают так:

\[\large \boxed{ \overrightarrow{grad \left( h \right)} }\]

Примечание: Градиент, от слова градация – его можно перевести, как сорт, или изменчивость. Например, градации яркости имеют различные оттенки серого цвета. В школьной физике вектор градиента обычно не рассматривают.

Градиент направлен в сторону наибольшего возрастания физической величины. А длина вектора градиента равна скорости, с которой возрастает физ. величина в этом направлении.

На разных участках карты присутствуют различные перепады высот, где-то высота изменяется быстрее, а где-то — медленнее. Значит, в различных областях местности вектор градиента будет иметь разную длину.

А если в пространстве распределена векторная величина, то говорят, что задано поле такой физ. величины.

Так, мы получили два связанных поля – скалярное поле высоты и векторное поле градиента, описывающее скорость изменения высоты в различных областях местности.

Для примера, описывая электрическое поле мы будем использовать две величины – скалярную — потенциал электростатического поля и векторную – напряженность электрического поля. Эти величины связаны между собой с помощью вектора градиента.

Однородные и неоднородные поля

Поле однородное, если в каждой точке пространства оно имеет одно и то же значение распределенной величины.

Например, температура во всех точках пространства имеет одно и то же значение. Или, электрическое поле действует на помещенный в него заряд во всех точках пространства с одной и той же силой.

Однородные силовые поля изображают прямыми линиями, расстояние между которыми не изменяется (рис. 8а).

Рис. 8. Линии однородного – а) и неоднородного – б) поля

Распределенные заряды могут создавать однородные поля. Электрическое поле, существующее между двумя заряженными параллельными плоскостями, однородное.

Если же в разных точках пространства поле действует на пробный заряд с различными силами, тогда поле называют неоднородным. Линии неоднородных полей кривые и расстояние между ними изменяется (рис. 8б).

Поле неоднородное, если в разных точках пространства оно имеет различные значения распределенной величины.

Например, поле магнита – это неоднородное поле, потому, что сила воздействия магнита возрастает по мере приближения к нему. Электрическое поле вокруг точечного заряда, так же неоднородное, потому, что сила воздействия на пробный заряд возрастает с уменьшением расстояния до заряда, создавшего поле.

По силовым линиям можно узнать величину поля. Чем гуще располагаются линии поля в какой-либо области, тем больше величина поля в этой области.

Примеры скалярных полей

Это поля распределения скалярных величин — плотности, давления, гравитационного и электростатического потенциалов, температуры, высот и т. п.

Поле плотности зарядов

Когда в трехмерном пространстве распределены заряды, мы можем говорить о плотности такого распределения. Плотность зарядов – величина скалярная. Ее распределение задает скалярное поле, описывается скалярной функцией.

Поле плотности тел

Если в пространстве распределена масса, то существует плотность распределения массы. Плотность тела – это скалярная функция, она задает скалярное поле.

Поле давления звуковой волны

Пусть в газе или жидкости распределяется звуковая волна. Звуковые волны являются поперечными волнами. По мере распространения волны в газе или жидкости возникают области сгущения и разряжения. Потому, что колеблется давление. Оно в различных точках пространства отличается. То есть, оно зависит от положения точки в пространстве. Когда скалярная величина – давление, распределена в пространстве, ее распределение описывается скалярной функцией. Эта функция задает скалярное поле.

Поле гравитационного потенциала — распределение потенциальной энергии

По закону всемирного тяготения, тела, имеющие массу, взаимно притягиваются. А если есть взаимодействие, то имеется потенциальная энергия такого взаимодействия. Распределение потенциальной энергии задается скалярной функцией, эта функция описывает скалярное поле и называется гравитационным потенциалом.

Поле распределения электрического потенциала

Заряды, находящиеся на некотором расстоянии, притягиваются, или отталкиваются. Значит, существует потенциальная энергия их взаимодействия. Распределение энергии описывается потенциалом системы заряженных частиц. Электрический потенциал является скалярной функцией, описывающей скалярное поле.

Примеры векторных полей

Это поля распределения векторных величин – сил, скоростей и т. д.

Гравитационное поле сил

Сила всемирного тяготения – это вектор, значит поле, описывающее гравитационное притяжение тел, будет векторным.

Поле скоростей потока жидкости

Когда жидкость течет, одни ее части в потоке двигаются быстрее других. Это значит, что скорости частиц жидкости различаются. Распределение скоростей частиц потока можно описать полем. Скорость – это вектор, значит, поле скоростей потока жидкости – это векторное поле.

Поле Кулоновских сил

Нам известно, что покоящиеся заряды притягиваются, или отталкиваются благодаря Кулоновским силам. Силы такого взаимодействия распределяются в пространстве и задают поле. Это электростатическое поле, оно является векторным полем напряженности.

Поле магнитных сил

Движущиеся заряды взаимодействуют благодаря магнитным полям. Индукция магнитного поля описывает, как сила взаимодействия изменяется в пространстве. Поэтому, индукция магнитного поля является вектор-функцией, задающей векторное магнитное поле.

Примечание: По сути, индукция магнитного поля – это сила, действующая на движущийся заряд со стороны других движущихся зарядов.

Выводы

1. Все измеряемые нами величины можно разделить на скалярные, не имеющие направления и, векторные – направление имеющие.
2. Говорят, что задано поле физической величины, когда эта величина распределена в пространстве.
3. В пространстве могут распределяться не только скалярные величины, но и векторные величины.
4. Если в пространстве распределена скалярная величина, то поле называют скалярным, а если —  векторная величина, то поле — векторное.
5. Поле стационарное, если оно не изменяется со временем. А если изменяется – тогда поле нестационарное.
6. Люди могут ощущать не все поля. Но обнаружить поле можно с помощью тел, или приборов, чувствительных к этим полям. Например, электрическое поле можно обнаружить по его действию на заряды.
7. Поля на рисунках удобно изображать с помощью специальных линий. Скалярные поля удобно обозначать с помощью линий уровня.
8. Векторные поля изображают с помощью линий, вдоль которых направлены распределенные в пространстве векторы. Такие линии носят название силовых линий, линий напряженности поля, линий индукции поля.
9. Векторные и скалярные поля можно связать. Для этого можно использовать специальный вектор – вектор градиента.
10. Однородное поле в каждой точке пространства оно имеет одно и то же значение распределенной величины. Однородные силовые поля изображают прямыми линиями, расстояние между которыми сохраняется.
11. Неоднородное поле в разных точках пространства оно имеет различные значения распределенной величины. Неоднородные поля изображают кривыми линиями, расстояние между ними изменяется.
12. Чем гуще располагаются линии поля в какой-либо области, тем больше его значение в этой области.

 

Поле и вещество. Эволюция физики

Поле и вещество

Мы видели, как и почему механистическая точка зрения потерпела крах. Невозможно было объяснить все явления, предполагая, что между неизменными частицами действуют простые силы. Первые попытки отойти от механистического взгляда и ввести понятия поля оказались наиболее успешными в области электромагнитных явлений. Были сформулированы структурные законы для электромагнитного поля — законы, связывающие события, смежные в пространстве и во времени. Эти законы соответствуют характеру специальной теории относительности, так как они инвариантны по отношению к преобразованиям Лоренца. Позднее общая теория относительности сформулировала законы тяготения. Они опять-таки являются структурными законами, описывающими поле тяготения между материальными частицами. Точно так же легко было обобщить уравнения Максвелла так, чтобы их можно было применить к любой системе координат, аналогично законам тяготения общей теории относительности.

Мы имеем две реальности — вещество и поле. Несомненно, что в настоящее время мы не можем представить себе всю физику построенной на понятии вещества, как это делали физики в начале XIX столетия. В настоящее время мы принимаем оба понятия. Можем ли мы считать вещество и поле двумя различными, несходными реальностями? Пусть дана маленькая частица вещества; мы могли бы наивно представить себе, что имеется определенная поверхность частицы, за пределами которой ее уже нет, а появляется ее поле тяготения. В нашей картине область, в которой справедливы законы поля, резко отделена от области, в которой находится вещество. Но что является физическим критерием, различающим вещество и поле? Раньше, когда мы не знали теории относительности, мы пытались бы ответить на этот вопрос следующим образом: вещество имеет массу, в то время как поле ее не имеет. Поле представляет энергию, вещество представляет массу. Но мы уже знаем, что такой ответ в свете новых знаний недостаточен. Из теории относительности мы знаем, что вещество представляет собой огромные запасы энергии и что энергия представляет вещество. Мы не можем таким путем провести качественное различие между веществом и полем, так как различие между массой и энергией не качественное. Гораздо большая часть энергии сосредоточена в веществе, но поле, окружающее частицу, также представляет собой энергию, хотя и в несравненно меньшем количестве. Поэтому мы могли бы сказать: вещество там, где концентрация энергии велика, поле там, где концентрация энергии мала. Но если это так, то различие между веществом и полем скорее количественное, чем качественное. Нет смысла рассматривать вещество и поле как два качества, совершенно отличные друг от друга. Мы не можем представить себе резкую границу, разделяющую поле и вещество.

Те же трудности вырастают для заряда и его поля. Кажется невозможным дать ясный качественный критерий, позволяющий провести различие между веществом и полем или зарядом и полем.

Структурные законы, т. е. законы Максвелла и гравитационные законы, нарушаются для очень большой концентрации энергии или, как мы можем сказать, они нарушаются там, где присутствуют источники поля, т. е. электрические заряды или вещество. Но не можем ли мы слегка модифицировать наши уравнения так, чтобы они были справедливы всюду, даже в областях, где энергия колоссально сконцентрирована?

Мы не можем построить физику на основе только одного понятия — вещества. Но деление на вещество и поле после признания эквивалентности массы и энергии есть нечто искусственное и неясно определенное. Не можем ли мы отказаться от понятия вещества и построить чистую физику поля? То, что действует на наши чувства в виде вещества, есть на деле огромная концентрация энергии в сравнительно малом пространстве. Мы могли бы рассматривать вещество как такие области в пространстве, где поле чрезвычайно сильно. Таким путем можно было бы прийти к новым представлениям о природе. Их конечная цель состояла бы в объяснении всех событий в природе структурными законами, справедливыми всегда и всюду. С этой точки зрения брошенный камень есть изменяющееся поле, в котором состояния наибольшей интенсивности поля перемещаются в пространстве со скоростью камня. В нашей новой физике не было бы места и для поля, и для вещества, поскольку единственной реальностью было бы поле. Этот новый взгляд внушен огромными достижениями физики поля, успехом в выражении законов электричества, магнетизма, тяготения в форме структурных законов и, наконец, эквивалентностью массы и энергии. Нашей основной задачей было бы модифицировать законы поля таким образом, чтобы они не нарушались для областей, в которых энергия имеет колоссальную концентрацию.

Но до сих пор мы не имели успеха в последовательном и убедительном выполнении этой программы. Заключение о том, возможно ли ее выполнить, принадлежит будущему. В настоящее время во всех наших теоретических построениях мы все еще должны допускать две реальности — поле и вещество.

Фундаментальные проблемы еще стоят перед нами. Мы знаем, что все вещество состоит лишь из частиц немногих видов. Как различные формы вещества построены из этих элементарных частиц? Как эти элементарные частицы взаимодействуют с полем? Поиски ответа на эти вопросы привели к новым идеям в физике, идеям квантовой теории.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Единые уравнения электромагнитного поля Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 510.10

Кочетков А.В.*, Федотов П.В.**

А.В. Кочетков

П.В. Федотов

Единые уравнения электромагнитного поля

*Кочетков Андрей Викторович, доктор технических наук, профессор Пермского национального исследовательского политехнического университета и Саратовского государственного технического университета, член Президиума и председатель Поволжского отделения Российской академии транспорта

E-mail: [email protected]

**Федотов Петр Викторович, инженер, эксперт ООО «Научно-исследовательский центр технического регулирования» (Саратов, Россия)

E-mail: [email protected]

В порядке дискуссии рассматриваются несколько подходов и образовательных технологий преподавания современной физики в высшей технической школе применительно к рассмотрению единых уравнений электромагнитного поля. Приводятся результаты многолетних исследований и консультаций, переписки с ведущими специалистами и научно-педагогическими изданиями.

Ключевые слова: уравнения поля, электромагнитное поле, теория Максвелла, преобразования Лоренца, эффект Доплера.

Введение

Предлагаются уравнения поля, для близкодействующих полей подчиняющихся теореме Г аусса в статическом случае. В настоящее время известны два поля, для которых выполняются эти условия: электрическое и гравитационное. Речь идет не о физической теории единого поля, объединяющей электромагнитную теорию Максвелла с теорией гравитации, а об уравнениях, которым подчиняются поля, удовлетворяющие этим условиям. Поле должно быть близкодействующим, т.е. взаимодействие должно распространяться не мгновенно, а с конечной скоростью с, не обязательно равной скорости света.

1. Уравнения Максвелла

Современная классическая электродинамика — это теория поведения электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрическими зарядами (электромагнитное взаимодействие). Классическая электродинамика основывается на уравнениях Максвелла, сформулированных им в 60-х гг. 19 века на основе обобщения эмпирических законов электрических и магнитных явлений, в виде 13 постулатов. Современная математическая форма уравнений Максвелла дана Г. Г ерцем и О. Хевисайдом.

В настоящее время уравнения Максвелла существуют в двух формах: интегральной и дифференциальной. Обе формы идентичны друг другу. Использование той или иной формы определяется удобством применения в каждом конкретном случае. «В дифференциальной форме уравнения Максвелла для вакуума:

div E = — р , (1)

еп

rot E = —

д B д t

div B = 0,

1

д E

с rot B = — j н———.

s0 д t

Здесь р — плотность стороннего электрического заряда; j — плотность электрического тока; с — скорость света в вакууме;

Е — напряжённость электрического поля;

В — магнитная индукция»1.u хB J , (5)

где и — скорость пробного заряда в магнитном поле.

2. Уравнения Максвелла — Лоренца для микрополя

«Макроскопические уравнения Максвелла описывают среду феноменологически, не рассматривая сложного механизма взаимодействия электромагнитного поля с заряженными частицами среды. Уравнения Максвелла могут быть получены из уравнений Лоренца — Максвелла для микрополя и определенных представлений о строении вещества путем усреднения микрополя по малым пространственно -временным интервалам. Таким способом получают как основные уравнения поля (1), так и конкретную форму уравнений состояния (2), причем вид уравнений поля не зависит от свойств среды»1.

«При этом было установлено, что движение зарядов относительно зарядов обратного знака, типичное для тока проводимости, вовсе не обязательно для создания магнитного поля; существенно лишь движение электричества относительно точки, в которой наблюдается магнитное поле.

Способность тока проводимости с плотностью j создавать магнитное поле характеризуется в электродинамике тем, что этот ток вносит вклад в выражение вихря напряженности магнитного поля, равный j, как видно из уравнения B.21). Установленная на опыте равноценная способность конвекционного тока создавать магнитное поле означает, что такой ток вносит в выражение rot H вклад, равный j».

«Конвекционный ток, перенос электрических зарядов, осуществляемый перемещением заряженного макроскопического тела. С точки зрения электронной теории, любой перенос зарядов, в конечном счете, обусловлен конвекцией (перемещением) заряженных микрочастиц. Этим объясняется полная тождественность магнитных свойств К. т. и тока проводимости (т. е. упорядоченного движения относительно тела электронов, ионов и т.п.), установленная в опытах американского физика Г. Роуланда (1879) и русского физика А.А. Эйхенвальда (1903)»3

«В случае, если токи порождаются только движением свободных зарядов, то

j = (рыиы ) , (6)

j- макроскопический ток, рм — объемная плотность свободных зарядов,

Мм — средняя скорость свободных зарядов.

Формула (6) означает, что плотность макроскопического тока равна усредненному значению движения элементарных зарядов по всему токопроводящему объему» 4.

Но, в отличие от уравнений Максвелла, для макрополя, в уравнениях Лоренца для микрополя единственная

среда, в которой изучается поле, — это вакуум и поэтому материальные уравнения (2) приводятся к виду

divEM = — , (7)

S0

дВ

rot Em =—вМ , (8)

дt

div Bm = 0 , (9)

d 1 1 -Em

rotBM =——-2 Pmum +—^~ .0 =——г (11)

£0 с

Для того, чтобы отличать уравнения Максвелла от уравнений микрополя Лоренца, для уравнений микрополя введены индексы М. В остальном уравнения микрополя Лоренца аналогичны уравнениям Максвелла» .

Для микрополя существует уравнение объемной плотности силы Лоренца6

fM = рмЕм н рм [иМ х ВМ J . (12)

«…справедливость постулированных электронной теорией четырех уравнений микрополя подтверждается тем, что из них после усреднения получаются четыре основных уравнения Максвелла, которые находятся в согласии с опытом»7.

1 Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: «Большая российская энциклопедия», 1995. С. 390.

2 Беллюстин С.В. Классическая электронная теория. М.: Высшая школа, 1971. С. 128.

3 Физический энциклопедический словарь. С. 307.

4 Беллюстин С.В. Указ. соч. С. 136.

5 Там же. С. 128.

6 Там же. С. 129

7 Там же. С. 137

Уравнения Лоренца — Максвелла для микрополя исходят из существования полей магнитного и электрического, но если уравнения Максвелла феноменологически вводят понятия макрополя, то в уравнения микрополя Лоренца-Максвелла вводят аналогичные понятия для микроуровня.

3. Уравнения взаимодействия точечных зарядов

Но в действительности нас интересует не усредненное микрополе, аналогичное макрополю Максвелла, а уравнения взаимодействия для отдельных электрически заряженных частиц.

В случае движения точечных зарядов известны следующие соотношения:

Р = ЧП0 (13)

j = П1Ч, (14)

п1 = п0и, (15)

j = чпи . (16)

здесь р — объемная плотность зарядов;

Ч- заряд частицы;

п0- концентрация зарядов;

] — плотность тока;

п1 — количество зарядов, проходящих через единицу площади за единицу времени; и — скорость заряда.

«Для частного случая нерелятивистского движения заряда с постоянной скоростью и2/с2 <<1 формулы для полей принимают вид

17 ЧГ .- . (24)

£0 дt

В последних уравнениях опущен индекс М, т.к. уравнения (21)-(24) относятся к взаимодействию точечных зарядов. Уравнения (21)-(24) идентичны уравнениям микрополя (7)—(10), но с существенной поправкой. В последних уравнениях нет упоминания о магнитном поле, электрические заряды — есть, электрическое поле -есть, скорость движения электрических зарядов тоже есть, а магнитного поля нет.

Если подставить уравнение (20) в уравнение (5), то формула силы Лоренца для взаимодействии точечных зарядов принимает вид:

F = чЕ + ч\и1 х В ] = 4Е + Ч —у \й1 \й2 х Е]] (25)

с ,

здесь ч и и1 — заряд и скорость взаимодействующего заряда, расположенного в точке Р, и2 — скорость заряда, создающего электрическое поле, в точке Р, напряженностью Е.

Таким образом, предлагается создать классическую электродинамику без магнитного поля.

Причем несмотря на то, что в современной электродинамике принято считать, что существуют только две формы уравнений: уравнения Максвелла для макрополя и уравнения Максвелла — Лоренца для микрополя. На самом же деле таких систем уравнений три. Дополнительно к уже названным системам уравнений существует третья форма — это система уравнений для взаимодействия точечных зарядов.

1 Там же. С. 161.

2 Там же. С. 162.

4. Магнитное поле в электродинамике

Выше мы говорили, что можно построить электродинамику без привлечения понятия « магнитного поля». Тем не менее, в современной электродинамике это понятие занимает важное место. Г3, (29)

т.е. коллинеарна радиус-вектору действия.

Другими словами, в подвижной системе координат (в которой заряд неподвижен) вектор

напряженности электрического поля (Е) коллинеарен г0. А в неподвижной (относительно которой заряд движется со скоростью и) напряженность электрического поля (Е) коллинеарен радиус-вектору взаимодействия с учетом запаздывания, т.е. г.

Т.к. напряженность поля Е не коллинеарная радиус-вектору действительного положения заряда в момент времени t (из-за запаздывания), то тем самым нарушается радиальная симметрия электрического поля заряда. Разложив вектор Е, на два ортогональных вектора Е0 и Н, мы получим два вектора один из которых радиальный и называется напряженностью поля движущегося заряда (Е0), а второй, ортогональный первому и называется напряженностью магнитного поля.

Ясно, что в той системе координат для которой и = 0, в ней Е = Е0 и Н = 0. Т.е. в подвижной системе координат, в которой заряд неподвижен и запаздывание отсутствует, «магнитное поле» равно нулю.

Таким образом, то, что называется «магнитным полем», на самом деле является чисто кинематическим эффектом, который появляется только по причине близкодействия электрического поля, точнее, запаздывания взаимодействия, т.к. электрическое взаимодействие распространяется со скоростью света с1.

Сказанное выше ни в коем случае не означает, что надо немедленно отказаться от использования термина «магнитное поле», т.к. это понятие хорошо разработано в современной физике. Существует прекрасно разработанный математический аппарат, многие приборы реагируют именно на «магнитное поле» и тем самым, хотя самого магнитного поля не существует, но понятием под названием «магнитное поле» пользоваться вполне можно и даже удобно для некоторых практических применений.

5. Условия существования уравнений Максвелла — Лоренца для любых полей

Теперь можно сформулировать условия, при выполнении которых для любого поля будут обязательно существовать уравнения Максвелла — Лоренца.

Первое условие очевидно: это закон Гаусса. Который входит первым уравнением в систему уравнений Максвелла. Его суть в том, что для неподвижных зарядов поля напряженность поля обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда до рассматриваемой точки, в которой измеряется напряженность поля.

Второе условие логично вытекает из рассмотрения вопроса о «магнитном поле». В электродинамике феномен «магнитного поля» появляется как чисто кинематический эффект запаздывания взаимодействия в виду конечной скорости распространения электрических возмущений поля. Поэтому логично предполагать, что если для какого либо вида поля (кроме электрического) возмущения распространяется с конечной скоростью (не

1 Поля, возмущения которых распространяются с конечной скоростью, называются близкодействующими. В отличие от дальнодействующих полей, возмущения которых распространяются в пространстве мгновенно.

Г

обязательно со скоростью света, но обязательно с конечной скоростью) для такого поля, очевидно, будет существовать «магнитный эффект» поля.

Таким образом, два условия существования уравнений Максвелла — Лоренца можно кратко сформулировать так:

1. Для неподвижных зарядов поля должен, безусловно, выполняться закон Гаусса (закон обратных квадратов).

2. Поле должно быть близкодействующим. Скорость распространения возмущений поля должна быть конечной.

6. Эффект Доплера

При рассмотрении поперечного эффекта Доплера для волн, было показано1, что в случае одновременного движения источника и приемника величина изменения частоты (эффект Доплера) зависит только от относительного движения источника и приемника. И при движении источника и приемника, в одну сторону и с одинаковой скоростью, мы определили, что в этом случае эффект Доплера для волн не наблюдается. Но для поля это не так.

На рис.2 показаны два взаимодействующих заряда А и В, движущихся параллельно друг другу со скоростью и. В момент времени ї первый находится в точке А0, а второй заряд — в В0. Напряженность поля первого заряда в точке В0 определяется положением заряда А в момент времени

г

— ї —,

с

т.е. при действительном расстоянии между зарядами R =

Аі

Ао

и

взаимодеиствие происходит с расстоянии К’ = АоВ1 = А1В0 .

Принципиальная разница эффекта Доплера для волн и для поля состоит в том, что для волн существенна только разница расстоянии, проходимых волноИ в разных периодах колебании, а для поля существенно изменение запаздывающего расстояния взаимодеИствия. Из рисунка 2 видно, что данный случай для поля аналогичен случаю подвижного источника и неподвижного приемника для волн. Т.о., можно воспользоваться формулой из акустики, заменив время Т на радиус г. В этом случае получим

г

г = —,

2 (30)

1 —

Рис. 2. Два взаимодействующих заряда 1 Я 42 1 Я1Я2

и

с

Подставив (30) в уравнение силы Кулона, получим

F —

4пєг

1-

4пєп

Я1Е 2 Я1Е 2 2

С

При подстановке (20) в последнее уравнение получим:

Р Е2 — 4^В2

или в векторном виде

F — Я Е2 — Я к В2 ] — ЯЕ 2 — Я

[Е 2 х и 2 ]

(31)

(32) (32)

Последняя формула — это уравнение силы Лоренца, которая является результатом действия эффекта Доплера для поля. Так как эффект Доплера является результатом распространения возмущений поля с конечной скоростью с, то для существования силы Лоренца для любого вида поля достаточно второго условия существования уравнений Максвелла для данного вида поля. При выполнении условий 1 и 2, уравнения поля образуют полную систему уравнений описания поля: уравнения Максвелла — Лоренца и уравнение силы Лоренца.

7. Уравнения гравитационного поля

Выше были приведены два условия, при выполнении которых поле подчиняется уравнениям Максвелла, проверим это для гравитационного поля. Первое условие для гравитационного поля выполняется однозначно, т.к. по закону тяготения сила обратно пропорциональна квадрату расстояния. Второе условие, о близкодействии и распространении возмущений поля с конечной скоростью, до сих пор экспериментально не подтверждено. В общей теории относительности постулируется, что сила тяготения распространяется со скоростью света. Если принять гипотезу, что гравитационное поле является близкодействующим (распространяется с конечной скоростью), то оно подчиняется уравнениям Максвелла и для него действительно уравнение силы Лоренца.

Выводы

1. Несмотря на то, что в современной теории электродинамики принято считать, что существуют два вида уравнений Максвелла — Лоренца, на самом деле существуют три формы уравнений Максвелла — Ло-

2

2

2

2

2

2

2

Г

Г

г

г

с

2

с

1 Кочетков А.В. Новое в эффекте Доплера: принцип зеркальности и общие уравнения / А.В. Кочетков, П.В. Федотов // Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 4. С. 3.

ренца, это: уравнения для макрополя, уравнения для микрополя и уравнения для точечных зарядов.

2. Из уравнений, для микрополя и взаимодействия точечных зарядов, следует, что магнитного поля не существует, как отдельной физической сущности, На самом деле, существует магнитная поправка к взаимодействию неподвижных зарядов.

3. Сила Лоренца — это отображение факта запаздывания поля при движении зарядов (эффект Доплера для поля). В результате запаздывания взаимодействия даже при равномерном и прямолинейном движении заряда появляется «магнитное» поле, величина силы взаимодействия между зарядами зависит от величины и направления скорости движения зарядов. При переходе к другой системе отсчета необходимо компенсировать изменение скорости введением внешнего «магнитного» поля.

4. Принцип относительности Галилея в электродинамике необходимо заменить на другой принцип относительности, учитывающий «магнитное поле», зависящее от скорости источника поля, потому, что величина скорости входит в уравнения (в «магнитный» член), и любое изменение скорости относительно системы отсчета изменяет величину «магнитного» взаимодействия. По теории относительности Галилея, все системы отсчета, движущиеся относительно друга и относительно неподвижной системы отсчета с любой скоростью, но без ускорения, инерциальные, и поэтому при переходе от одной системы отсчета к другой нет необходимости учитывать изменение скорости, т.к. в классической механике изучаются движения абсолютно твердых электрически незаряженных тел. В электродинамике это не так, взаимодействие зарядов при движении отличается от взаимодействия в механике тем, в уравнение силы взаимодействия входит член, зависимый от величины скорости («магнитное поле»).

5. Эффект изменения силы взаимодействия зарядов в электродинамике аналогичен эффекту Доплера для волн, с той разницей, что в случае взаимодействия электрических зарядов существенно изменение расстояния взаимодействия (запаздывающие потенциалы). Дополнительная (магнитная) сила, входящая в уравнение взаимодействия электрических зарядов, аналогична инерциальным силам в механике.

6. Если любое потенциальное поле подчиняется закону обратных квадратов и при этом взаимодействие зарядов данного поля происходит не мгновенно, а с конечной скоростью, то это поле подчиняется уравнениям Максвелла — Лоренца.

7. Если принять гипотезу, что гравитационное взаимодействие распространяется не мгновенно, а с конечной скоростью, не обязательно равной скорости света, то в этом случае гравитационное поле полностью подчиняется уравнениям Максвелла — Лоренца. Если гравитационное поле также подчиняется уравнениям Максвелла — Лоренца, то оно, как и электрическое поле, инвариантно относительно преобразований Лоренца.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беллюстин С. В. Классическая электронная теория. М.: Высшая школа, 1971.

Bellyustin S.V. (1971). Klassicheskaya elektronnaya teoriya. Vysshaya shkola, Moskva.

2. Кочетков А. В. Новое в эффекте Доплера: принцип зеркальности и общие уравнения / А.В. Кочетков, П.В. Федотов // Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/47tvn412. pdf 47ТВН412.

Kochetkov A.V. (2012). Novoe v effekte Doplera: printsip zerkal’nosti i obshchie uravneniya. A.V. Kochetkov, P.V. Fedotov. Internet-zhurnal Naukovedenie. N 4. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/47tvn412.pdf 47ТВН412.

3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т. 6. М.: Мир, 1966..

Feinman R., Leiton R., Sends M. (1966).Feinmanovskie lektsii po fizike. T. 6. Mir, Moskva.

4. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред А.М. Прохоров. М.: «Большая российская энциклопедия», 1995.

Fizicheskii entsiklopedicheskii slovar’. Gl. red A.M. Prokhorov. «Bol’shaya rossiiskaya entsiklopediya», Moskva, 1995.

Опыты с электричеством в 1740 г. Гравюра Шарля Николя Кошена. XVIII в.

Т1

Электрическое поле

Электрическое поле – феномен, который изучает классическая электродинамика. Наряду с магнитным и электромагнитным полем термин «электрическое поле» является одним из фундаментальных в современной физической науке. С использованием этого термина и понятия электрического заряда можно описать намного большее количество природных явлений, чем может показаться неосведомлённому в физике человеку.

Общая характеристика

Электрическим полем называется специфическая разновидность материи, формируемая микротелами, имеющими заряды. Тем не менее, это не только совокупность заряженных тел: данным термином именуется также микрополе, которое формирует в пространстве каждое заряженное тело. Именно совокупность этих микрополей и создаёт электрические поля в привычном для нас понимании.

Существование и непрерывное функционирование электрического поля обусловлено непрерывным взаимодействием частиц, имеющих заряды, в ходе которого они непосредственно сообщают электромагнитную энергию один другому посредством электрических полей, которые окружают каждое из них. Графически электрическое поле следует изображать в виде схематичной совокупности линий, в физической науке именуемых силовыми.

Силовые линии

Благодаря достижениям современной физики мы знаем, что электрические силы объясняют все химические и физические свойства веществ, от атома до животной клетки. Естествоиспытателями, которые заложили фундамент научного знания об электрическом поле, были Андре-Мари Ампер, Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл.

Электрический заряд

Понятие электрического заряда занимает центральное место в классической теории электромагнетизма. Электрическим зарядом в физике называется величина, которая характеризует способность объектов входить в электрические взаимодействия. Следует подчеркнуть, что тела с одноимёнными зарядами всегда отталкиваются, а тела с разноимёнными – притягиваются друг к другу.

Электрический заряд

Фундаментальная характеристика заряда заключается в его двойственной природе: заряды бывают и положительными, и отрицательными. Так, все заряженные тела условно делятся физиками на два подтипа, при этом все тела одного из подтипа отталкивают друг друга, но притягивают тела из второго подтипа. Например, если частица А отталкивает частицу В, но частица А притягивает частицу С, то частица В тоже будет притягивать частицу С.

Физики до сих пор не выяснили, почему тела обладают этим глобальным, универсальным и, при ближайшем рассмотрении, элементарным свойством. Тем не менее, термины «отрицательный заряд» и «положительный заряд» являются противоположными проявлениями одного и того же качества.

Заряженная частица всегда рождается в паре с частицей противоположного заряда. Например, пара положительно и отрицательно заряженных электронов (позитрон и негатрон) появляется на свет посредством распадения фотона. При этом процессе изменения заряда не происходит, другими словами, изменение заряда равно нулю до и после «превращения» фотона.

Чтобы понять, в чём заключается сущность данной скалярной величины и из чего состоит электрическое вещество, следует изучить два фундаментальных свойства электрического заряда: квантование и сохранение заряда.

Принцип квантования заряда

Даже начинающий физик знает: в природе электрические заряды состоят из дискретных зарядов, имеющих постоянную величину, которая характеризуется как заряд электрона и обозначается символом е. Например, положительный заряд позитрона и отрицательный заряд негатрона равны по своей величине. Квантование заряда – это и есть природное уравнивание величин зарядов двух разноимённо заряженных частиц. Важное понятие в терминологии квантования – дискретность заряда. Согласно новейшим физическим теориям, заряд квантуется, то есть обладает свойством дискретности: один заряд состоит из минимальных порций зарядов, которые далее разделить невозможно.

Принцип сохранения заряда

Этот принцип следует из природы «рождения» двух миркотел, имеющих разноимённые заряды. Это фундаментальный эмпирический закон, не имеющий противоречий ни в одном из сделанных до сегодняшнего дня исследований. Дословно принцип сохранения гласит: в закрытой системе электрический заряд, носящий и другое название – алгебраическая сумма двух разноимённых зарядов, –остаётся постоянным.

Кулоновская сила

Концепция Кулона характеризует взаимодействие между двумя зарядами, пребывающими в состоянии покоя. Она гласит: два недвижимых заряда отталкивают либо притягивают один другого с силой, которая прямо пропорциональна произведению величин зарядов, но обратна длине расстояния между этими зарядами во второй степени. Вместе с этим, сила взаимодействия пары зарядов не может измениться при присутствии третьего.

С помощью кулоновского принципа естествоиспытатель может отыскать состояние равновесия в ситуации свободного перемещения зарядов под воздействием силы другого типа, при котором заряды будут распределяться с постоянным коэффициентом. Сила Кулона предопределена третьим законом Ньютона, который утверждает, что заряды воздействуют один на другого с силами, которые равны по модулям, но противоположны по направлениям.

Суперпозиция полей

Закон Кулона и все вытекающие из него утверждения являются лишь основой для другого, более масштабного принципа – закона суперпозиции. Исходя из этого фундаментального утверждения, силы, которые действуют на заряды, каждый из которых располагается в конкретной точке объединённой системы, являют собой сумму сил, имеющих строгое направление и формируемых отдельными группами зарядов по отдельности и влияющих на заряды в конкретных точках.

Принцип суперпозиции полей

В отличие от закона Кулона, принцип суперпозиции может быть недостаточным в рамках некоторых квантовых явлений в электрическом поле.

Теория близкодействия

Согласно теории близкодействия, электрические заряды передают свои взаимодействия с помощью особых вещественных частиц-посредников и производятся с конечной скоростью.

Основателями теории близкодействия в классической физике являются философ и физик Рене Декарт и естествоиспытатель Майкл Фарадей. В рамках данной концепции принято считать, что частицы, которые являются посредниками в процессе передачи взаимодействий, движутся со строго определённой скоростью, которая стремится к скорости света.

Переносчиками, или телами-посредниками, которые передают взаимодействие зарядов, являются кванты электрического поля, движущиеся со скоростью света.

Теория близкодействия

Электроемкость, конденсатор и напряженность электрического поля

Величина С, равная заряду q, который требуется сообщить проводнику с целью повышения его потенциала, называется электроёмкостью.

Электроёмкость описывает инертность заряжаемого вещества, которое может проводить электрический ток, или, другими словами, его сопротивляемость повышению потенциала.
Формула, которая характеризует принцип электроёмкости системы:

Размер и форма проводника формируют величину электроёмкости, как и свойства диэлектрика, который разделяет проводники. В физике имеет значение один тип систем, сосредоточивающий электрическое поле в определённой месте пространства. Он носит название «конденсатор», который, в свою очередь, состоит из проводников, именуемых обкладками.

Данный тип систем являет собой конфигурацию проводников, которую составляют две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу на маленьком расстоянии и отграниченные слоем диэлектрика.

Напряжённость электрического поля

Напряжённость электрического поля – второй по значимости термин в теории об электричестве после электрического заряда. Если естествоиспытатель знает всё хотя бы об этих двух понятиях, он сможет проводить простейшие опыты с электричеством и подкреплять их знаниями из элементарного курса физики.

Напряжённость – это сила, воздействующая на отдельный статичный заряд. Исходя из общепринятых норм можно сказать, что напряжённость электрического поля обозначается символом Е. Стоит отметить, что напряжённость является векторной величиной, а электрический заряд – скалярной.

Напряжённость электрического поля

Потенциальная энергия электрического заряда и потенциальность полей

Заряды наполняют электрическое поле. Они двигаются по некоторым замкнутым траекториям. Величины работы их сил равняются нулю, и потому эти силы (или силовые поля) именуют потенциальными. Считается, что некоторые виды электрических полей, в частности, электростатическое поле, обладает свойством потенциальности изначально. Это доказанная теория, и она не требует новых исследований.

Потенциальная энергия

Благодаря свойству потенциальности физики могут судить о том, что потенциальная энергия присуща каждому электрическому заряду в конкретном поле. Наглядно проиллюстрировать этот принцип можно так: в пространстве имеется конкретная точка, в которую может быть перемещён конкретный заряд, величина потенциальной энергии которого будет равна нулю.

Силовые линии

Из закона потенциальности полей вытекает концепция его силовых линий. В действительности подобных объектов в вещественном виде не существует. Это графический инструмент, который позволяет изобразить электрическое поле для визуального схематического наблюдения и исследования. Через представление густоты и числа линий можно проиллюстрировать направление напряжённости поля, а также его величину.

Изображение силового поля

Электрический диполь

Данный термин обозначает элементарную совокупность точечных зарядов, которые имеют системные признаки. Диполем называется сумма зарядов, противозначных, но равных по величине, и сдвинутых один от другого на определённое расстояние.

Диполи бывают разные, но наибольшее внимание физическая наука уделяет точечным диполям. Так называются диполи, которые характеризуются пренебрежимо маленьким расстоянием от отрицательного заряда до положительного. Если в теории совокупность зарядов разделить на множество частей, её можно будет рассматривать как систему электрических диполей.

Электрический дипольный момент

Краткая история изучения электрического поля

Считается, что инженер и физик Шарль Кулон стал первым исследователем взаимодействия статичных зарядов. Именно он вывел принцип их взаимодействия. Фундаментом исследований Кулона стала теория гравитационного взаимодействия Исаака Ньютона.

Ганс Эрстед стал учёным, открывшим магнитные свойства электрического тока и поля, а благодаря Джеймсу Максвеллу мы знаем, что электрическое поле не может существовать без магнитного, которое и индуцирует его. Также Максвелл утвердил концепцию близкодействия электромагнитных взаимодействий.

Ганс Эрстед и Джеймс Максвелл

Тем не менее, электрическое поле стало объектом человеческих исследований задолго до последних веков. Ещё Фалес Милетский в 7 веке до нашей эры исследовал природу статического электричества.

В конце 19 века Джозефом Томсоном был открыт электрон – «живой» образец носителя электричества. Спустя годы Эрнст Резерфорд доказал место в структуре атомов, на котором располагаются электроны.

Воздействие электрического поля на жизнь и здоровье человека

Электрическое поле волны низкой частоты, которые образуют заряд на теле человека и остаются на довольно неглубоком расстоянии от его поверхности. Протекающие в человеческом теле токи могут изменить направление своего движения под воздействием полей с переменным электротоком. Именно по этой причине некоторые люди чувствуют «шевеление» волос, когда находятся на территории воздушных линий электропередач переменного тока.

Электрическое поле может нанести человеку непоправимый вред. Как правило, негативное воздействие электричества происходит, когда люди регулярно пользуются мобильными телефонами.

Ещё один пример возможного наблюдения электрического поля в повседневной жизни – его возникновение вблизи дисплеев телевизоров с кинескопом. Если поднести руку к экрану такого телеприёмника, волоски на ней словно «вздыбятся». Это явление происходит именно из-за воздействия электрического поля.

Еще рекомендую посмотреть лекцию профессора на тему «Электрическое поле»:

А. ЭЙНШТЕЙН, Л. ИНФЕЛЬД. ЭВОЛЮЦИЯ ФИЗИКИ

А. ЭЙНШТЕЙН, Л. ИНФЕЛЬД. ЭВОЛЮЦИЯ ФИЗИКИ

14. Поле и вещество

Мы видели, как и почему механистическая точка зрения потерпела крах. Невозможно было объяснить все явления, предполагая, что между неизменными частицами действуют простые силы. Первые попытки отойти от механистического взгляда и ввести понятия поля оказались наиболее успешными в области электромагнитных явлений. Были сформулированы структурные законы для электромагнитного поля,— законы, связывающие события, смежные в пространстве и во времени. Эти законы соответствуют характеру специальной теории относительности, так как они инвариантны по отношению к преобразованиям Лоренца. Позднее общая теория относительности сформулировала законы тяготения. Они опять-таки являются структурными законами, описывающими поле тяготения между материальными частицами. Точно так же легко было обобщить уравнения Максвелла так, чтобы их можно было применить в любой системе координат, аналогично законам тяготения общей теории относительности.

Мы имеем две реальности: вещество и поле. Несомненно, что в настоящее время мы не можем представить себе всю физику построенной на понятии вещества, как это делали физики в начале девятнадцатого столетия. В настоящее время мы принимаем оба понятия. Можем ли мы считать вещество и поле двумя различными, несходными реальностями? Пусть дана маленькая частица вещества; мы могли бы наивно представить себе, что имеется определенная поверхность частицы, за пределами которой ее уже нет, а появляется ее поле тяготения. В нашей картине область, в которой справедливы законы поля, резко отделена от области, в которой находится вещество. Но что является физическим критерием, различающим вещество и поле? Раньше, когда мы не знали теории относительности, мы пытались бы ответить на этот вопрос следующим образом: вещество имеет массу, в то время как поле ее не имеет. Поле представляет энергию, вещество представляет массу. Но мы уже знаем, что такой ответ в свете новых знаний недостаточен. Из теории относительности мы знаем, что вещество представляет собою огромные запасы энергии и что энергия представляет вещество. Мы не можем таким путем провести качественное различие между веществом и полем, так как различие между массой и энергией не качественное. Гораздо большая часть энергии сосредоточена в веществе, но поле, окружающее частицу, также представляет собой энергию, хотя и в несравненно меньшем количестве. Поэтому мы могли бы сказать: вещество — там, где концентрация энергии велика, поле — там, где концентрация энергии мала. Но если это так, то различие между веществом и полем скорее количественное, чем качественное. Нет смысла рассматривать вещество и поле как два качества, совершенно отличные друг от друга. Мы не можем представить себе определенную поверхность, ясно разделяющую поле и вещество.

Те же трудности вырастают для заряда и его поля. Кажется невозможным дать ясный качественный критерий для различения между веществом и полем или зарядом и полем.

Структурные законы, то есть законы Максвелла и гравитационные законы, нарушаются для очень большой концентрации энергии или, как мы можем сказать, они нарушаются там, где присутствуют источники поля, то есть электрические заряды или вещество. Но не можем ли мы слегка модифицировать наши уравнения так, чтобы они были справедливы всюду, даже в областях, где энергия колоссально сконцентрирована?

Мы не можем построить физику на основе только одного понятия — вещества. Но деление на вещество и поле, после признания эквивалентности массы и энергии, есть нечто искусственное и неясно определенное. Не можем ли мы отказаться от понятия вещества и построить чистую физику поля? То, что действует на наши чувства в виде вещества, есть на деле огромная концентрация энергии в сравнительно малом пространстве. Мы могли бы рассматривать вещество как такие области в пространстве, где поле чрезвычайно сильно. Таким путем можно было бы создать основы новой философии. Ее конечная цель состояла бы в объяснении всех событий в природе структурными законами, справедливыми всегда и всюду. С этой точки зрения брошенный камень есть изменяющееся поле, в котором состояния наибольшей интенсивности поля перемещаются в пространстве со скоростью камня. В нашей новой физике не было бы места и для поля, и для вещества, поскольку единственной реальностью было бы поле. Этот новый взгляд внушен огромными достижениями физики поля, успехом в выражении законов электричества, магнетизма, тяготения в форме структурных законов и, наконец, эквивалентностью массы и энергии. Нашей основной задачей было бы модифицировать законы поля таким образом, чтобы они не нарушались для областей, в которых энергия имеет колоссальную концентрацию.

Но до сих пор мы не имели успеха в последовательном и убедительном выполнении этой программы. Заключение о том, возможно ли ее выполнить — принадлежит будущему. В настоящее время во всех наших реальных теоретических построениях мы все еще должны допускать две реальности — поле и вещество.

Фундаментальные проблемы еще стоят перед нами. Мы знаем, что все вещество состоит лишь из частиц немногих видов. Как различные формы вещества построены из этих элементарных частиц? Как эти элементарные частицы взаимодействуют с полем? Поиски ответа на эти вопросы привели к новым идеям в физике, идеям квантовой теории.

Подведем итоги:

В физике появилось новое понятие, самое важное достижение со времени Ньютона: поле. Потребовалось большое научное воображение, чтобы уценить себе, что не заряды и не частицы, а поле в пространстве между зарядами и частицами существенно для описания физических явлений. Понятие поля оказывается весьма удачным и приводит к формулированию уравнений Максвелла, описывающих структуру электромагнитного поля, управляющих электрическими, равно как и оптическими явлениями.

Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречия и непоследовательность старых теорий вынуждают нас приписывать новые свойства пространственно-временному континууму, этой арене, на которой разыгрываются все события нашего физического мира.

Теория относительности развивается двумя этапами. Первый этап приводит к так называемой специальной теории относительности, применяемой только к инерциальным системам координат, т. е. к системам, в которых справедлив закон инерции, как он был сформулирован Ньютоном. Специальная, теория относительности основывается на двух фундаментальных положениях: физические законы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга; скорость света всегда имеет одно и то же значение. Из этих положений, полностью подтвержденных экспериментом, выведены свойства движущихся стержней и часов, изменения их длины и ритма, зависящие от скорости. Теория относительности изменяет законы механики. Старые законы несправедливы, если скорость движущейся частицы приближается к скорости света. Новые законы движения тела, сформулированные теорией относительности, блестяще подтверждаются экспериментом. Дальнейшее следствие теории относительности (специальной) есть связь между массой и энергией. Масса — это энергия, а энергия имеет массу. Оба закона сохранения — закон сохранения массы и закон сохранения энергии — объединяются теорией относительности в один закон, в закон сохранения массы-энергии.

Общая теория относительности дает еще более глубокий анализ пространственно-временного континуума. Справедливость теории относительности больше не ограничивается инерциальными системами координат. Теория берется за проблему тяготения и формулирует новые структурные законы для поля тяготения. Она заставляет нас проанализировать роль, которую играет геометрия в описании физического мира. Эквивалентность тяжелой и инертной масс она рассматривает как существенный, а не просто случайный факт, каким она была в классической механике. Экспериментальные следствия общей теории относительности лишь слегка отличаются от следствий классической механики. Они выдерживают экспериментальную проверку всюду, где возможно сравнение. Но сила теории заключается в ее внутренней согласованности и простоте ее основных положений.

Теория относительности подчеркивает важность понятия поля в физике. Но нам еще не удалось сформулировать чистую физику поля. В настоящее время мы должны еще предполагать существование и поля, и вещества.

Используются технологии uCoz

Поле (физика) — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Величина электрического поля, окружающего две одинаково заряженные (отталкивающие) частицы. Более яркие области имеют большую величину. Направление поля не видно. Противоположно заряженные (притягивающие) частицы

В физике поле означает, что физическая величина присваивается каждой точке в пространстве (или, в более общем смысле, пространству-времени). Поле рассматривается как простирающееся через большую область пространства, так что оно влияет на все.Сила поля обычно варьируется в зависимости от региона. Майкл Фарадей стал первым, кто ввел термин «поле» в 1849 году. ^[1]

Для некоторых полей каждой точке в пространстве соответствует номер. Их называют скалярными полями . В более сложных полях для каждой точки в пространстве используется более одного числа. Они называются векторными полями или тензорными полями . Например, можно смоделировать гравитационное поле векторным полем, где вектор указывает ускорение, которое масса будет испытывать в каждой точке пространства.Другими примерами являются поля температуры или давления воздуха, которые часто иллюстрируются в сводках погоды изотермами и изобарами, объединяя точки равной температуры или давления соответственно.

Классические поля [изменить | изменить источник]

• Ньютоновская гравитация: описывает гравитационную силу как взаимодействие двух масс.
• Электромагнетизм: электрические и магнитные поля — это не только силовые поля, которые диктуют движение частиц, но также имеют независимую физическую реальность, поскольку они несут энергию.
• Гравитация в общей теории относительности: это теория гравитации Эйнштейна.
• Волны как поля

Квантовые поля [изменить | изменить источник]

Сейчас считается, что квантовая механика должна лежать в основе всех физических явлений.

Теория поля [изменить | изменить источник]

Теория поля — это физическая теория, которая описывает, как одно или несколько физических полей взаимодействуют с материей.

1. ↑ Вайнберг, Стивен 1977 г. В поисках единства: заметки по истории квантовой теории поля. Дедал 106 (4): 17–35.

• Ландау, Лев Д., Лифшиц, Евгений М. 1971. Классическая теория полей . 3-е изд, Лондон: Пергамон. ISBN 0-08-016019-0 Том. 2 курса теоретической физики .

Что такое поле в физике, типы поля в электрической системе

Что такое поле:

Поле — это физическая величина, которая представлена ​​числом. В физике существует множество типов полей.Давайте посмотрим ..

Электрическое поле:

Электрическое поле : Когда электрический заряд окружен другим электрическим зарядом в той же области, значит, он испытывает силу.

Мы знаем, что электрические заряды испытывают силы в присутствии других зарядов. Электрический заряд индуцирует электрическое поле в окружающем его пространстве, которое, в свою очередь, оказывает силы на другие присутствующие заряды.

Сила F, действующая на заряд q в электрическом поле E, определяется выражением..

[wp_ad_camp_1]
Величина электрического поля из-за точечного заряда q на расстоянии r от точечного заряда составляет

Это электрическое поле действует радиально наружу для положительного заряда и радиально внутрь для отрицательного заряда.

Гравитационные поля:

Пример: Объекты падают на землю, потому что на них действует сила гравитационного поля Земли.

Закон тяготения Ньютона гласит, что гравитационная сила F между двумя точечными массами M и расстоянием r друг от друга в вакууме является притягивающим, действует вдоль линии, соединяющей их центры, и пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату их расстояния. .

F — сила тяжести, M и m = Масса

.

В системе СИ константа пропорциональности — это гравитационная постоянная G, которая имеет значение 6,67 × 10-11 Нм2 кг-2, поэтому мы можем записать это как

Гравитационное поле — это сила тяжести на единицу массы, которая будет действовать на небольшую (поэтому она не оказывает значительного влияния на гравитационное поле) пробную массу в этой точке. Это векторное поле, которое указывает в направлении силы, которую небольшая испытательная масса будет ощущать в этой точке.Для точечной частицы массы M величина результирующей напряженности гравитационного поля g на расстоянии r от M равна

.

Гравитационная сила, действующая на массу m, которую также иногда называют ее весом в гравитационном поле g, определяется выражением:

Магнитное поле:

Пример: Скрепка, помещенная в магнитное поле, окружающее магнит, притягивается к магниту, и два одинаковых магнитных полюса отталкиваются друг от друга, когда один находится в магнитном поле другого.

[wp_ad_camp_1]
Магнитное поле может создаваться либо током (движением заряда), либо намагниченным материалом. Полюс магнита или движущаяся заряженная частица в магнитном поле будет ощущать магнитную силу.

Электромагнитное поле:

Электромагнитное поле, свойство пространства, вызванное движением электрического заряда. Статический заряд создает в окружающем пространстве только электрическое поле (то есть напряжение). Кроме того, если один и тот же заряд движется по проводнику (то есть ток), он создает магнитное поле.Электрическое поле может создаваться также изменяющимся магнитным полем. Взаимодействие электрического и магнитного полей создает электромагнитное поле, которое считается существующим в пространстве отдельно от зарядов или токов (поток движущихся зарядов), с которыми оно может быть связано.

Лучший пример: индуктор. Катушка индуктивности подключена к источнику напряжения. Он накапливает энергию и высвобождает ее.

QFT — Сколько здесь полей? — Что говорит физика?

[«Строим стихотворную серию»]

С тех пор, как я начал читать о квантовой теории поля (КТП), меня интересовало, как физики говорят о полях.И множественность полей. И как квантовые поля сравниваются с классическими полями.

Итак, как я писал в другом месте, основная идея состоит в том, что каждая частица материи является возбуждением (или локализованной вибрацией) в поле. Некоторые визуализации помогают. Иногда физики просто говорят, что в Стандартной модели есть много полей, иногда десятки, иногда по одному на каждую частицу. Итак, какой счет? 2, 17, 24, 25 или больше?

Согласно квантовой теории поля, существуют определенные основные поля, которые составляют мир , а волновая функция Вселенной является суперпозицией всех возможных значений, которые эти поля могут принимать.- Кэрролл, Шон. Большая картина : Происхождение жизни, смысла и самой Вселенной (стр. 173-174). Издательская группа «Пингвин». Разжечь издание.

Реальность — это поля [сообщение]: Конечно, Кэрролл объясняет, что пространство полно полей: «В каждой точке пространства есть десятки маленьких вибрирующих полей. … когда вы смотрите на поля достаточно внимательно, они распадаются на отдельные частицы. ” (Можно ли сказать, что частицы — это контекстная реальность?)

LiveScience: «Физики ищут чудовищную частицу Хиггса.Он может решить судьбу Вселенной »Пол Саттер, астрофизик, 5 июня 2019 г.

В нашем лучшем представлении о субатомном мире с использованием стандартной модели то, что мы считаем частицами, на самом деле не очень важно. Вместо этого есть поля. Эти поля пронизывают и впитывают все пространство и время. Для каждого вида частиц есть одно поле. Итак, есть поле для электронов, поле для фотонов и так далее, и так далее. То, что вы считаете частицами, на самом деле представляет собой небольшие локальные колебания в своих конкретных полях.И когда частицы взаимодействуют (скажем, отскакивая друг от друга), на самом деле это колебания в полях, которые исполняют очень сложный танец.

Дон Линкольн из

Fermilab рассказывает о полях в этом видео на YouTube:

Опубликовано 14 января 2016 г.
В современной теории физики все субатомные частицы можно представить как начинающиеся с поля. Тогда частицы, которые мы видим, — это просто локализованные колебания в поле .Итак, согласно квантовой теории поля, правильное представление о субатомном мире состоит в том, что везде — и я имею в виду везде — существует несметное количество полей . Поля верхних кварков, поля нижних кварков, поля электронов и т. Д. А частицы — это просто локализованные колебания движущихся полей. Теоретическая физика просто воображает, что обычное пространство заполнено полями для всех известных субатомных частиц и что локализованные колебания можно найти повсюду. Эти поля могут взаимодействовать друг с другом, как два смежных камертона.Эти взаимодействия объясняют, как частицы создаются и разрушаются — в основном энергия некоторых колебаний движется из одного поля и создает колебания в другом поле. Стандартная модель элементарных частиц: 12 фундаментальных фермионов и 5 фундаментальных бозонов.

Итак, вот возможное количество квантовых полей:

• 2 (квантовая электродинамика [QED]) — электронное поле и электромагнитное поле, также известное как фотонное поле
• 17 (Стандартная модель [вверху])
• 24 (Стандартная модель, включая все цвета глюонов) — 12 фермионных полей и 12 бозонных полей
• 25 (24 + Graviton)
• Еще больше, если включить античастицы?
• Еще больше, если включить ручку?

Банкноты

[1]

Согласно квантовой теории поля, существуют определенные основные поля, из которых состоит мир, а волновая функция Вселенной — это суперпозиция всех возможных значений, которые эти поля могут принимать. Если мы наблюдаем квантовые поля — очень внимательно, с помощью достаточно точных инструментов, — мы видим отдельные частицы. Что касается электромагнетизма, мы называем эти частицы «фотонами»; для гравитационного поля это «гравитоны». Мы никогда не наблюдали индивидуальный гравитон, потому что гравитация очень слабо взаимодействует с другими полями, но основная структура квантовой теории поля заверяет нас, что они существуют. Если поле принимает постоянное значение в пространстве и времени, мы вообще ничего не видим; но когда поле начинает колебаться, мы можем наблюдать эти колебания в форме частиц. — Кэрролл, Шон. Общая картина: происхождение жизни, смысла и самой Вселенной (стр. 174). Издательская группа «Пингвин». Разжечь издание.

Есть два вида квантовых полей: фермионы и бозоны. Фермионы — частицы вещества; они занимают место, что помогает объяснить твердость земли под вашими ногами или стулом, на котором вы сидите. Бозоны — частицы, несущие силу; они могут накладываться друг на друга, создавая макроскопические силовые поля, такие как поля гравитации и электромагнетизма.Вот полный список, что касается теории ядра:

Фермионы

1. Электрон, мюон, тау (электрический заряд –1).

2. Электронное нейтрино, мюонное нейтрино, тау-нейтрино (нейтральное).

3. Ап-кварк, очарованный кварк, топ-кварк (заряд +2/3).

4. Нижний кварк, странный кварк, нижний кварк (заряд –1/3).

Бозоны

1. Гравитон (гравитация; кривизна пространства-времени).

2. Фотон (электромагнетизм).

3.Восемь глюонов (сильное ядерное взаимодействие).

4. W- и Z-бозоны (слабое ядерное взаимодействие).

5. Бозон Хиггса.

— Кэрролл, Шон. Там же (стр. 433-434), Приложение: Уравнение, лежащее в основе вас и меня

[2] Вики

QFT рассматривает частицы как возбужденные состояния (также называемые квантами) их основных полей, которые в определенном смысле являются более фундаментальными, чем основные частицы. Взаимодействия между частицами описываются членами взаимодействия в лагранжиане, включающем их соответствующие поля.Каждое взаимодействие может быть визуально представлено диаграммами Фейнмана, которые являются формальными вычислительными инструментами в процессе релятивистской теории возмущений.

Силовое поле: определение, теория и пример — видео и стенограмма урока

Примеры силовых полей

В физике мы говорим о магнитных полях, электрических полях и гравитационных полях. Все это звучит впечатляюще, но на самом деле это всего лишь способы показать силу, ощущаемую над областью пространства.

Если поднести компас к магниту, стрелка переместится. Магниты прикладывают силу к определенным магнитным материалам, включая стрелку компаса. Если вы переместите этот компас во множество разных мест и запишите направление, которое он указывает, вы рисуете магнитное поле .

Магнитное поле — это силовое поле, которое представляет силу, которую движущиеся заряды внутри металла ощущают в разных точках пространства. Если вы ближе к магниту, магнитное поле сильнее.Если ты дальше, он слабее. Или, другими словами, сила, которую ощущает стрелка компаса, сильнее, когда она ближе к магниту.

Магнитное поле стержневого магнита выглядит примерно так:

Магнитное поле вокруг стержневого магнита

Земля также имеет магнитное поле, поэтому компасы указывают на географический север.

Магнитное поле Земли

Когда вы бросаете бейсбольный мяч и позволяете ему упасть на землю, он ощущает силу тяжести.Это потому, что Земля имеет собственное силовое поле, которое мы называем гравитационным полем . Так же, как мы сделали с стержневым магнитом, мы могли бросить бейсбольный мяч в разных местах и ​​нарисовать стрелки (векторы), чтобы показать размер и направление силы, которую он ощущает. Эта карта стрелок представляет собой гравитационное поле Земли, показанное ниже. (Технически бейсбольный мяч должен быть ровно 1 килограмм, поскольку именно так мы определяем гравитационные поля.)

Гравитационное поле земли

Резюме урока

• Силовое поле в физике — это карта силы в определенной области пространства.Это может быть карта силы, которую ощущают заряды внутри стрелки компаса, и в этом случае мы называем это магнитным полем. Или это может быть сила, действующая на 1-килограммовую массу вблизи Земли, и в этом случае мы называем это гравитационным полем. Но поскольку оба эти поля являются картами сил, они оба являются силовыми полями.
• Есть два основных типа полей: скалярные поля и векторные поля. Поскольку сила является вектором — она ​​имеет размер и направление, как стрелка, — все силовые поля являются векторными полями.
• Примеры силовых полей включают магнитные поля, гравитационные поля и электрические поля.

Визуализация гравитационных полей

Прочтите следующие упражнения по визуализации и ответьте на вопросы.

1.) Солнце обладает большим гравитационным силовым полем. Поскольку Солнце является сферой, оно проявляет свою гравитационную силу одинаково во всех направлениях вокруг себя, так что величина поля зависит от расстояния от Солнца, но не от направления.

• Орбита Земли имеет овальную форму. Нарисуйте овал и поставьте точку как можно ближе к центру. Ощущает ли планета одинаковую гравитационную силу от солнца в любое время года? Объясните с точки зрения гравитационного поля Солнца.
• Какой формы должна быть орбита планеты и где должно быть Солнце, чтобы планета чувствовала такое же гравитационное притяжение в любом месте своей орбиты?

2.) Ваш вес на самом деле является мерой гравитационного поля Земли, действующего на вашу массу.

• Подумайте об астронавтах, вращающихся вокруг Земли на космическом корабле. Сильнее ли гравитационное поле Земли у поверхности или на орбите космической станции.
• Гравитационное поле Солнца сильнее около Меркурия Плутона?

Ответы

1.) Поскольку значение поля зависит от радиуса, гравитационное поле Солнца будет иметь такое же значение вдоль кругов с Солнцем в центре.

• Невозможно поместить солнце в овал так, чтобы каждая точка овала находилась на одинаковом расстоянии от солнца.Земля не ощущает одинаковое гравитационное поле во всех точках года.
• Орбита должна быть идеальной окружностью.

2.) Астронавты плавают на космической станции. Они фактически невесомы, поэтому они не испытывают очень сильного взаимодействия из-за гравитационного поля Земли.

• Поле сильное у поверхности и слабое на орбите космической станции.
• Точно так же гравитационное поле Солнца ослабевает по мере удаления от него.Меркурий, ближайшая планета, испытывает более сильное гравитационное поле, чем Плутон, самая дальняя планета.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ ОНЛАЙН: 24.0.0: ОПИСАНИЕ ПОЛЕ:

24.0.0: ОПИСАНИЕ ПОЛЯ:
Поле — это область как пространство, в которой влияние агента является полевым. Поле — это векторная величина. У него есть величина и направление.

ВИДЫ ПОЛЕЙ:
Поле можно разделить на скалярное поле и векторное поле.

СКАЛЯРНОЕ ПОЛЕ:
Скалярное поле — это тип поля, которое имеет только величину и не имеет направления.Направление скалярного поля не может быть определено или известно.

ПРИМЕР СКАЛЯРНОГО ПОЛЯ:
Ниже приведены примеры скалярного поля:

• Температура
• Том
• Масса
• Расстояние
• Длина
• Площадь

ВЕКТОРНОЕ ПОЛЕ:
Векторное поле — это тип поля, которое имеет как величину, так и направление. Величину и направление поля можно определить путем измерения или расчета с использованием соответствующих формул.

ПРИМЕРЫ ВЕКТОРНОГО ПОЛЯ:

• Гравитационное поле
• Электрическое поле
• Магнитное поле

1. ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ:
Гравитационное поле — это область или пространство, внутри которого ощущается влияние силы тяжести. В гравитационном поле работа совершается против силы тяжести. Он действует на расстоянии. Он действует вокруг каждого объекта, имеющего массу. Это силовое поле. Он влияет на движение объекта в пространстве, в котором он действует.

ГРАВИТАЦИОННОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ:
Это притяжение Земли к каждому объекту, выходящему в ее гравитационном поле. Эффект гравитационного притяжения заключается в изменении скорости объекта под его воздействием. То есть для ускорения объекта.

СВОЙСТВА ПОЛЯ:
Поле может быть скалярным полем или векторным полем
Величина поля может быть определена путем измерения или вычисления
Некоторое поле имеет направления

УСКОРЕНИЕ ИЗ-ЗА ГРАВИТАЦИИ:
Ускорение из-за к гравитации — это постоянная скорость нисходящего объекта в секунду.Его также можно определить как ускорение объекта под действием силы тяжести, скорость которой в секунду составляет 9,8 м / с.

ЗНАЧЕНИЕ Ускорения от силы тяжести:
Значение ускорения свободного падения составляет 9,8 м / с². Он однороден в данном месте и одинаков для всех типов тел независимо от их массы. Однако величина ускорения свободного падения варьируется от места к месту. Он минимален на экваторе (9,78 м / с²) и увеличивается с увеличением широты, достигая максимального значения 9.83 м / с² на полюсе земли.

УСКОРЕНИЕ РАЗНЫХ ОБЪЕКТОВ, ВЫПУСКАЕМЫХ С ОДНОЙ ВЫСОТЫ В ВАКУУМЕ:
Когда разные объекты разной массы выпускаются с одной и той же высоты в вакууме, они падают на землю одновременно из-за одинаковой величины ускорения. из-за гравитации действуют на них все, независимо от их массы.
В практическом смысле, когда камень и перо одновременно падают с одной и той же высоты, камень падает все быстрее и быстрее, пока не достигнет земли перед пером.Перо падает медленно из-за трения воздуха или сопротивления, которое уменьшает движение пера, чем движение камня. Также из-за большой площади поверхности пера перо падает медленнее, чем камень.

СИЛА ГРАВИТАЦИОННОГО ПРИТЯЖЕНИЯ:
Сила гравитационного притяжения является произведением массы объекта и ускорения свободного падения, действующего на объект. Оно задается формулой, сила = масса * ускорение свободного падения
Сила = масса * ускорение свободного падения.
Сила = м * г

УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ИЗ-ЗА ГРАВИТАЦИИ:
Ускорение свободного падения под действием силы тяжести — это сила притяжения на единицу массы или один килограмм массы объекта.
Если масса = 1 кг, то сила = мг = 1 * г = г. Сила = ускорение свободного падения. F = g

2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ:
Магнитное поле — это область или пространство вокруг магнита, внутри которого влияние или сила магнита ощущается магнитным веществом или магнитом.Это векторное поле.

МАГНИТЫ :
Магниты — это вещества, притягивающие магнитные вещества.

МАГНИТНОЕ ВЕЩЕСТВО:
Магнитное вещество — это вещество, которое может притягиваться магнитом.

ПРИМЕРЫ МАГНИТНЫХ ВЕЩЕСТВ:
Ниже перечислены магнитные вещества:

МАГНЕТИЗМ :
Магнетизм — это способность магнита притягивать магнитное вещество. Магнетизм магнита сосредоточен на полюсах магнита.

ПОЛЮСА МАГНИТА:
Полюса магнита — это концы магнита, на которых сосредоточено магнитное притяжение или магнетизм магнита.

ПОЛОЖЕНИЕ СВОБОДНО ПОДВЕСНОГО МАГНИТА:
Когда стержневой магнит свободно подвешивается на веревке вокруг его центра, магнит останавливается, его ось направлена ​​приблизительно в направлении север-юг. Конец магнита, который указывает в северном направлении, является северным полюсом, а другой конец, который указывает приблизительно в южном направлении, является южным полюсом.

ЗАКОН МАГНИТА:
Закон магнетизма гласит, что подобные полюса магнитов отталкиваются друг от друга, в то время как разные полюса притягиваются друг к другу.

ФОРМА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ШТАНСКОГО МАГНИТА:
Рисунок магнитного поля стержневого магнита — это форма или направление магнитной силовой линии магнита, когда она движется от северного полюса магнита к южному полюсу магнитного поля. магнит.

КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ ИЗОБРАЖЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МАГНИТЕ:
Картину магнитного поля магнита можно построить двумя способами:
С или с использованием железного наполнителя
С помощью стрелки компаса

ИЗОБРАЖЕНИЕ МАТЕРИАЛА МАГНИТНОГО ПОЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЖЕЛЕЗА НАПОЛНИТЕЛИ:
Тонкий лист стекла помещают на магнит и на него присыпают некоторое количество железной начинки.Железные начинки располагались на стекле четким и определенным узором. Этот узор представляет собой узор магнитного поля магнита.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ С ИГЛАМИ КОМПАСА:
Поместите лист бумаги на доску для рисования. Поместите стержневой магнит в центр бумаги. Поместите три иглы циркуля по бокам от магнита. Иглы. Тупики колеблются и оседают в одних и тех же направлениях. Отметьте n и s на каждой стрелке компаса, чтобы обозначить северный и южный полюса стрелок компаса.Соедините nn и s вместе, чтобы получить картину магнитного поля стержневого магнита.
ДИАГРАММА:

МАГНИТНАЯ ЛИНИЯ СИЛЫ МАГНИТА:

Магнитная силовая линия магнита — это линия, по которой будет двигаться свободный север, если его поместить в поле. Он также определяется как линия, касательная к которой в любой точке указывает направление поля в этой точке

НАПРАВЛЕНИЕ СИЛЫ В ЛЮБОЙ ТОЧКЕ:
Это направление, в котором свободный северный полюс который помещается в эту точку, будет пытаться переместиться или следовать

УПРАЖНЕНИЯ :

1. Объясните, что подразумевается под полем, упомяните три типа полей, которые вы знаете…
2. Различают скалярное поле и векторное поле.Приведите по два примера для каждого.
3. Определите (a) гравитационное поле, (b) ускорение свободного падения. Как ускорение свободного падения зависит от широты?
4. Объясните, почему два твердых тела разной массы, выпущенные из состояния покоя в одной и той же точке, одновременно падают на землю в одно и то же время. Наблюдается ли это, когда в воздух летят перо и монета? Если нет, то почему?
5. Что вы понимаете под полюсами магнита? Используя магнит с известными полюсами, как вы можете различить два полюса другого магнита?
6. Объясните, что вы понимаете под (I) магнитным полем, (ii) магнитной силовой линией.Как можно построить силовую линию в магнитном поле стержневого магнита? Нарисуйте схему, показывающую расположение такой силовой линии.
7. Силовые линии магнитного поля не пересекаются, почему это так?
8. Идентифицируйте силовое поле из следующих: поле плотности, температурное поле, гравитационное поле, магнитное поле, электростатическое поле, электрическое поле.
9. Что из следующего будет испытывать силу при помещении в магнитное поле? Стекло, пластик, железо, стальная булавка, кусочки бумаги, алюминий

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ:
Электрическое поле — это область или пространство вокруг заряженного объекта, внутри которого влияние или сила электрического заряда ощущается другим заряженным телом.
Это способ описания действия одного заряда на другой на расстоянии.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СИЛЫ:
Силовая электрическая линия — это воображаемая линия, проведенная в электрическом поле таким образом, что направление в любой точке указывает направление электрического поля в этой точке.
Силовая электрическая линия также может быть определена как путь, по которому будет следовать изолированный небольшой положительный заряд, если его поместить в поле.

НАПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ:
Направление электрического поля задается или указывается направлением силы, действующей на небольшой положительный заряд, помещенный в поле.


ТИПЫ ПОЛЕЙ :
Есть два типа полей. Это:

Равномерное поле:
В однородном поле линии поля прямые и равномерно разнесены.

Поле переменной:
В поле переменной линии поля изогнуты и также расположены на одинаковом расстоянии.

ОБРАЗЕЦ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ИЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ:
Схема электрического поля вокруг положительного заряда:
Схема электрического поля вокруг изолированного положительного заряда представляет собой радиальное поле, которое возникает наружу / выходит из вывода заряда, как показано на рисунок ниже.

Схема структуры поля вокруг изолированного положительного заряда:

Схема электрического поля вокруг отрицательного заряда:
Схема электрического поля вокруг изолированного отрицательного заряда представляет собой радиальное поле, которое заканчивается / входит / заканчивается на выводе отрицательный заряд, как показано на рисунке ниже.

Схема расположения поля вокруг:

Схема электрического поля вокруг двух отрицательных зарядов:
Поля двух одинаковых зарядов отталкиваются друг от друга, потому что электрические силовые линии не пересекаются друг с другом, а одинаковые заряды отталкиваются друг от друга.Шаблон поля показан ниже.

Обратите внимание, что то же самое применимо к диаграмме электрического поля вокруг двух положительных зарядов

Диаграмма диаграммы направленности двух отрицательных зарядов:

Структура электрического поля вокруг положительного и отрицательного зарядов:
Электрическое поле два разнородных заряда объединяются, потому что разнородные заряды притягиваются друг к другу.

Диаграмма поля двух отрицательных зарядов:


Схема электрического поля двух параллельных стержневых магнитов положительных и отрицательных зарядов:
Электрическое поле двух магнитов объединено вместе, как показано на рисунке ниже.

Диаграмма поля двух магнитов с положительным и отрицательным зарядом:

Схема электрического поля двух параллельных стержневых магнитов с одинаковыми зарядами:
Электрическое поле двух магнитов отталкивается друг от друга, потому что электрические поля не пересекаются друг друга и подобные обвинения отталкивают друг друга. Это показано на рисунке ниже.

Схема поля двух магнитов с одноименными зарядами:

СВОЙСТВА СИЛОВЫХ ЛИНИЙ:
Силовая электрическая линия имеет следующие свойства:

• Линии электрического поля берут начало на положительном заряде и оканчиваются на отрицательном заряде.
• Количество линий поля, которые начинаются или заканчиваются на заряде, пропорционально величине заряда.
• Силовые линии не пересекаются.
• Силовые линии прямые, параллельные и равномерно распределенные в однородном поле.
• Силовые линии указывают направление электрического поля.
• Силовые линии продолжаются с любого бесплатного заряда.

Что такое «Поле» в физике? Как что-то может повлиять на что-то на расстоянии?

Вот определение области физики:

В физике поле — это физическая величина, обычно число или тензор, которая имеет значение для каждой точки в пространстве и времени

….

В качестве другого примера, электрическое поле можно рассматривать как «состояние в космосе», исходящее от электрического заряда и распространяющееся по всему пространству. Когда в это электрическое поле помещается пробный электрический заряд, частица ускоряется за счет силы. Физики обнаружили, что понятие поля имеет такую ​​практическую полезность для анализа сил, что они пришли к выводу, что сила возникает из поля

.

Обратите внимание: физики пришли к выводу, что сила возникает из-за поля.

В этом суть путаницы. То, что можно увидеть и измерить физически, — это сила . Область в физике является частью математической модели, математическое представление в пространстве (скаляр, вектор или тензор в целом) математическая модель , которая доказала свою работоспособность, т.е. соответствует существующим измерениям и предсказывает значение новых измерений в различных граничных условиях. В этом примере предсказывает силу на пробной частице.

С древних времен люди были склонны думать, что математика представляет собой основную реальность, а измерения происходят из-за того, что природа подчиняется математике (в некотором смысле платоническая точка зрения).

Физика сейчас продвинулась вперед, и хорошо известно, что теоретические модели физики пригодны для особых граничных условий:

1) Ньютоновская механика и классический электромагнетизм для измерения, соизмеримого с человеческими размерами.

2) Квантовая механика и квантовая электродинамика для размеров, соизмеримых с h_bar

3) Специальная теория относительности и общая теория относительности для очень больших скоростей и больших масс соответственно.

Эти модели плавно сочетаются в областях перекрытия, но их четкость в классификации позволяет увидеть, что не существует единственного способа математического описания данных, чтобы можно было делать достоверные прогнозы.Есть просто более удобные модели. Пример: общая теория относительности не используется для расчета броска мяча. Механика Ньютона вполне адекватна в пределах ошибок измерения.

В этом вашем вопросе

Но он никогда не объясняет, как частица создает поле в первую очередь, или что на самом деле представляет собой поле, или как работает поле — как частица может влиять на другую на расстоянии?

Математика и физика перепутались.

Частица существует, ее влияние на другие частицы можно смоделировать в рамках классического электричества, если это заряженный шар, используя уравнения для электрических полей, и решения проблемы будут идеально соответствовать данным. В этом случае одно допущение / аксиома — это «действие на расстоянии», и для лабораторных измерений проблем нет. Решения описывают с точностью до ошибок все взаимодействия макроскопических объектов.

Если это элементарная частица, например электрон, его можно смоделировать с помощью электрического поля, НО электрон является квантово-механическим объектом, и математическая модель квантовой электродинамики (КЭД) должна использоваться для описания физического состояния.В КЭД нет действия на расстоянии, все передачи энергии и импульса ограничены скоростью света, и существует сложный формализм для предсказания поведения электронов в определенных граничных условиях, по крайней мере, семестровом курсе. Итак, не действует на расстоянии на микроуровне квантовой механики.

Поскольку можно показать, что макроскопические теоретические описания возникают из микроскопических квантово-механических описаний, для классических решений нет действия на расстоянии, но скорость света настолько велика, что на макроскопическом уровне им можно пренебречь.

Аналогичные аргументы справедливы для гравитационных полей, которые также зависят от скорости света, и это можно увидеть в космологических моделях Вселенной.

Изучая физику, нужно иметь в виду, что теории описывают наблюдения, а успешная теория — это теория, предсказывающая новые измерения. Концепция «поля» является полезной переменной в математическом описании изучаемой экспериментальной ситуации, и необходимо выбрать подходящую систему отсчета, чтобы получить простое решение данной проблемы.

Поле в физике — определение, примеры и часто задаваемые вопросы

В физике поле относится к физической величине, которая присваивается каждой точке в пространстве или пространстве-времени. Поле рассматривается как разбросанное по большой области пространства и влияет на все, что находится поблизости.

Электромагнитное поле включает в себя как электрическое, так и магнитное поля, при этом электрическое и магнитное поля расположены перпендикулярно друг другу. Здесь мы изучим определение поля в физике и опишем научное определение поля.

Определение поля Физика

Итак, мы получили краткое представление о том, что такое область в физике. Теперь мы узнаем об этом подробно, начиная с физики определения поля. В физике поле — это физическая величина, которую мы представляем числом или тензорной величиной, имеющей значение для каждой точки в пространстве и времени (пространстве-времени).

Например, на карте погоды мы описываем температуру поверхности, присваивая номер каждой точке на карте; температуру можно рассматривать в определенный момент в течение определенного промежутка времени, чтобы изучить динамику температурных изменений.

Определение поля Наука

Давайте рассмотрим пример, чтобы понять определение поля в физике.

Мы можем описать карту приземного ветра, нарисовав стрелку в каждой точке карты, которая указывает скорость и направление ветра в этой точке. В этом примере обсуждается векторное поле или одномерное тензорное поле.

Теории поля, математические описания того, как значения поля меняются в пространстве и времени, можно найти повсюду в физике.

Например, электрическое поле является тензорным полем ранга 1, и мы можем сформулировать полное описание электродинамики в терминах двух взаимодействующих векторных полей в каждой точке пространства-времени, а иногда и в виде одноранговой 2-тензорной теории поля. .

Определение силы поля в физике

В физике поле — это область, в которой на каждую точку действует сила. Мы могли видеть, что объекты падают на землю, потому что они притягиваются силой гравитационного поля Земли.

Для определения силы поля в физике рассмотрим следующие примеры:

Когда мы помещаем скрепку в магнитное поле, окружающее магнит, она притягивается и тянется к магниту.

Кроме того, два одинаковых магнитных полюса отталкиваются друг от друга, когда один находится в магнитном поле другого, а два разных магнитных полюса притягиваются друг к другу.

Электрический заряд окружает электрическое поле. Во время нашего эксперимента с электростатическим полем мы видим, что когда другая заряженная частица помещается в область электрического поля, на заряд действует электрическая сила, которая либо притягивает, либо отталкивает его.

Однако напряженность поля или силы в определенной области могут быть представлены силовыми линиями. Таким образом, чем ближе линии, тем сильнее силы сохраняются в области поля.

Определение силы поля в физике

Определение силы поля очень важно понимать.В определении говорится, что силовое поле — это векторное поле, которое представляет собой неконтактную силу, действующую на частицу в разных положениях в пространстве.

Запишем силу поля в виде вектора как \ [\ overrightarrow {F} \], где \ [F \ overrightarrow {(x)} \] — сила, действующая на частицу, которая находится в положении \ [ \ overrightarrow {x} \]

Силы поля в физике Примеры

Давайте разберемся с несколькими примерами сил поля:

1. Мы можем рассмотреть пример вращательного движения.Здесь, когда частица «P») находится в одной точке внутри камня и при вращении камня все частицы также начинают совершать круговое движение. Сила, приложенная к камню, представляет собой центростремительную силу, и вокруг него создается поле. Теперь, когда на него действует сила трения или сопротивление воздуха, камень в конце концов останавливается.

2. Другой пример — сила тяжести. Предположим, что небольшая масса «m» находится в воздухе внутри комнаты, и есть невидимая большая масса «M», есть воображаемое поле, которое притягивает к себе небольшую массу «m».То же самое происходит с землей: она притягивает или притягивает все массы в воздухе к своему центру.

Тело имеет массу m, а ускорение свободного падения равно g, поэтому сила тяжести или вес определяется как:

\ [\ overrightarrow {F} = mg \]

3. Все заряженные частицы остаются статичными. При приложении электрического поля они начинают двигаться от одного конца к другому. Таким образом, электрическое поле возникает под действием электрической силы. Выражение для электрической силы, действующей на заряженную частицу q, дается следующим образом:

\ [\ overrightarrow {F} = q \ overrightarrow {E} \]

4.Модель поля. Физику можно понять на примере силы тяжести.

Гравитационное силовое поле — это модель, которую можно использовать для объяснения влияния гравитационной силы. Он утверждает, что массивное тело распространяется в пространство вокруг себя, создавая силу на другое массивное тело.