Поле (фізика)

Відео: Квантова теорія поля

фізичне поле - вид матерії на макроскопічному рівні, посередник взаємодії між частинками речовини або віддаленими одна від одної макроскопическими тілами. Прикладами поля фізичного є електромагнітне поле, гравітаційне поле, поле ядерних сил. Часто поняття «фізичне поле» застосовують до сукупності розподілених фізичних величин, як, наприклад, векторне поле швидкостей і скалярні поля тисків і температур в потоці рідини або газу, тензорне поле механічної напруги в деформованому твердому тілі.
Поняття силового поля виникло в класичній механіці, яка використовує принцип дальнодействия, і було способом опису взаємодії між частинками речовини.
Фізичне поле набуло характеру фізичної реальності з встановленням кінцівки швидкості поширення взаємодії (електромагнітне і гравітаційне поля) і виникненням класичної електродинаміки і теорії відносності. Протиставлення речовини і поля як дискретного і безперервного був знятий на рівні елементарних частинок.
Квантова теорія поля за допомогою квантування ставить кожній частинці у відповідність поле з певними трансформаційними властивостями щодо простору-часу і груп симетрій частинок.
Ідея силового поля в класичній фізиці в тому, щоб виділити в силах, що діють на фізичне тіло, множники, що характеризують тіло і множники, що характеризують інші тіла. Наприклад, сила гравітації, що діє на тіло з масою m з боку інших тіл з масами m j може бути записана за законом всесвітнього тяжіння у вигляді

,

де G - гравітаційна стала, а - Відстань між даними тілом і тілом з індексом j.
Виділяючи в цьому виразі масу обраного тіла, можна записати

,



де величина



не залежить від характеристики (маси) досліджуваного тіла.
векторне поле ,

де - Векторне поле, яке називається напруженістю електричного поля і дорівнює



.

В цьому випадку сила взаємодії теж записується, як твір характеристики досліджуваного тіла (заряду), а вся інформація про інші заряди зводиться до введення єдиної векторної величини - напруженості електричного поля.
Наведені визначення полів спираються на принцип дальнодействия і справедливі лише для класичної фізики. Якщо частинки, які визначають поле рухатися, то в рамках класичної фізики, яка вивчалася частка моментально відчувати зміна їх стану.
Однак, при застосуванні принципу близкодействия, справедливого в рамках теорії відносності, інформація про переміщення тел передається не миттєво і вимагає посередника, тому поняття поля набирає значення окремої сутності, переміщення якої в просторі вимагає для свого опису окремих рівнянь.
Так, з урахуванням близкодействия, сила, що діє на заряд, знову ж записуватися

,

однак напруженість електричного поля знаходиться з рівнянь Максвелла. Вона дорівнює наведеному вище вираження лише в разі нерухомих зарядів.
Докладні відомості по цій темі Ви можете знайти в статті Запізнення.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!