Поле (физика)
По́ле в физике — одна из форм материи, характеризующая все точки пространства и времени, и поэтому обладающая бесконечным числом степеней свободы. При описании физическое поле в каждой точке пространства характеризуется определённым (постоянным или переменным во времени) значением физической величины (или её оператора — для квантованных полей). Это значение, как правило, меняется при переходе от одной точки пространства к другой. В зависимости от математического вида этой величины выделяют скалярные, векторные, тензорные и спинорные поля. Динамика физических полей описывается дифференциальными уравнениями в частных производных. Примером поля может быть указание температуры в каждой точке определённого объёма за некоторый промежуток времени — скалярное поле температур, или указание скоростей всех элементов некоторой жидкости — векторное поле скоростей.
Содержание |
[править] Фундаментальные поля взаимодействия
Среди полей в физике выделяют так называемые фундаментальные. Это поля, которые, согласно с полевой парадигмой современной физики, составляют основу материи, все остальные поля и взаимодействия из них выводятся.
Исторически среди фундаментальных полей сначала были открыты поля взаимодействия: электрическое, магнитное, объединившее их электромагнитное, гравитационное (эти поля рассматривались ещё в классической физике), слабое поле, объединившее его с электромагнитным электрослабое и, наконец, сильное (или поле ядерных сил). Эти поля проявляются в виде взаимодействия тел, переносимого с конечной скоростью, при этом сила взаимодействия определяется различными характеристиками тел (зарядами): массой (гравитационным зарядом) для гравитационного поля, электрическим зарядом для электромагнитного и т. д.
Долгое время считалось, что поле является только наглядным теоретическим объяснением таких явлений, как, например, световые волны, пока в 1887 году Генрих Рудольф Герц не доказал существование электромагнитного поля экспериментально. Даже в начале XX века Анри Пуанкаре считал одной из проблем физики отсутствие сохранения импульса и энергии зарядов в электродинамике Лоренца (импульс и энергия переходят от зарядов в электромагнитное поле)[1].
После создания квантовой механики стало очевидно, что вся материя описывается квантованными полями: отдельными фундаментальными (как электрон) или их коллективными возбуждениями (как протоны, составленные из 3 кварков и глюонного поля). Одиночными возбуждениями фундаментальных полей являются их кванты — элементарные частицы: фотоны, векторные бозоны, глюоны, лептоны, кварки, и (пока гипотетические) гравитоны. При этом принципы причинности и конечности скорости распространения взаимодействий требуют, чтобы дифференциальные уравнения, описывающие фундаментальные поля, принадлежали к гиперболическому типу.
В квантовой физике взаимодействия объясняются обменом специфичными для каждого типа поля частицами (квантами поля) — фотонами для электромагнитного, бозонами для слабого, гипотетическими гравитонами для гравитационного и т. д. В настоящее время (2009 год) фундаментальными видами таких полей считаются связанные с электрослабым, сильным и гравитационным взаимодействиями.
[править] Виды полей
[править] Литература
- Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 8-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2001. — 534 с. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-9221-0056-4
[править] Примечания
- ↑ Peter Galison Einstein's clocks, Poincaré's maps: empires of time. — 2004. — P. 389.
См. статью Пуанкаре “Динамика электрона”, раздел VIII (А. Пуанкаре. Избранные труды, т. 3. М., Наука, 1974.), доклад М. Планка (М. Планк. Избранные труды. М., Наука, 1975.) и статью Эйнштейна и Лаубе “О пондемоторных силах”, § 3 “Равенство действия и противодействия” (А. Эйнштейн. Собрание научных трудов, т. 1. М., Наука, 1965.) (все за 1908 год).
[править] См. также
 |
Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
