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Der einfachste Weg besteht darin, sich das Feld (wenn es beispielsweise um fundamentale Felder geht, die keine offensichtliche direkte mechanische Natur haben) als Störung (Abweichung vom Gleichgewicht, Bewegung) eines (hypothetischen oder einfach imaginären) kontinuierlichen Mediums vorzustellen, das den gesamten Raum ausfüllt. Zum Beispiel als Verformung eines elastischen Mediums, dessen Bewegungsgleichungen mit den Feldgleichungen des abstrakteren Feldes, das wir visualisieren möchten, übereinstimmen oder diesen nahe kommen. Historisch gesehen wurde ein solches Medium Äther genannt, doch später wurde der Begriff fast vollständig nicht mehr verwendet und sein impliziter, physikalisch bedeutsamer Teil verschmolz mit dem eigentlichen Konzept des Feldes. Dennoch ist eine solche Darstellung für ein grundlegendes visuelles Verständnis des Konzepts eines physikalischen Feldes im Allgemeinen nützlich, da ein solcher Ansatz im Rahmen der modernen Physik meist nur zur Veranschaulichung akzeptiert wird.
Das physikalische Feld kann daher als verteiltes dynamisches System mit unendlich vielen Freiheitsgraden charakterisiert werden.
Die Rolle der Feldvariablen für Grundfelder wird häufig vom Potential (Skalar, Vektor, Tensor) gespielt, manchmal auch von einer Größe, die als Feldstärke bezeichnet wird. (Für quantisierte Felder ist der entsprechende Operator in gewissem Sinne auch eine Verallgemeinerung des klassischen Konzepts einer Feldvariablen).
Auch Feld In der Physik nennt man eine physikalische Größe, die ortsabhängig betrachtet wird: im Allgemeinen eine vollständige Menge verschiedener Werte dieser Größe für alle Punkte eines ausgedehnten kontinuierlichen Körpers – ein kontinuierliches Medium, das in seiner Gesamtheit den Zustand oder die Bewegung dieses ausgedehnten Körpers beschreibt. Beispiele für solche Felder könnten sein:
- Temperatur (im Allgemeinen an verschiedenen Punkten und zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich) in einem Medium (zum Beispiel in einem Kristall, einer Flüssigkeit oder einem Gas) – ein (skalares) Temperaturfeld,
- die Geschwindigkeit aller Elemente eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens ist ein Vektorfeld von Geschwindigkeiten,
- Vektorfeld der Verschiebungen und Tensorfeld der Spannungen bei der Verformung eines elastischen Körpers.
Auch die Dynamik solcher Felder wird durch partielle Differentialgleichungen beschrieben und historisch gesehen, seit dem 18. Jahrhundert, wurden genau solche Felder erstmals in der Physik berücksichtigt.
Das moderne Konzept des physikalischen Feldes entstand aus der Idee eines elektromagnetischen Feldes, das zunächst von Faraday in physikalisch konkreter und relativ moderner Form verwirklicht, von Maxwell mathematisch konsequent umgesetzt wurde – zunächst unter Verwendung eines mechanischen Modells eines hypothetischen kontinuierlichen Mediums – Äther, ging dann aber über die Verwendung eines mechanischen Modells hinaus.
Grundlegende Bereiche
Unter den Gebieten der Physik werden die sogenannten Grundlagenfächer unterschieden. Dabei handelt es sich um Felder, die nach dem Feldparadigma der modernen Physik die Grundlage des physikalischen Weltbildes bilden, alle anderen Felder und Wechselwirkungen leiten sich daraus ab. Sie umfassen zwei Hauptklassen von Feldern, die miteinander interagieren:
- fundamentale Fermionenfelder, die in erster Linie die physikalische Grundlage für die Beschreibung der Materie darstellen,
- grundlegende bosonische Felder (einschließlich der Gravitation, bei der es sich um ein Tensor-Eichfeld handelt), die eine Erweiterung und Weiterentwicklung des Konzepts der Maxwellschen elektromagnetischen und Newtonschen Gravitationsfelder darstellen; Die Theorie basiert auf ihnen.
Es gibt Theorien (z. B. Stringtheorie, verschiedene andere Vereinheitlichungstheorien), in denen die Rolle von Grundfeldern von mehreren anderen, aus der Sicht dieser Theorien noch grundlegenderen Feldern, Feldern oder Objekten besetzt wird (und die aktuellen Grundfelder in diesen Theorien in gewisser Näherung als „phänomenologische“ Konsequenz auftauchen oder auftauchen sollten). Allerdings sind solche Theorien noch nicht ausreichend bestätigt oder allgemein akzeptiert.
Geschichte
Historisch gesehen wurden unter den Grundfeldern zunächst die Felder entdeckt, die für die elektromagnetische (elektrische und magnetische Felder, dann zu einem elektromagnetischen Feld kombiniert) und die Gravitationswechselwirkung verantwortlich sind (genauer als physikalische Felder). Diese Felder wurden bereits in der klassischen Physik entdeckt und ausreichend detailliert untersucht. Zunächst betrachteten die meisten Physiker diese Felder (im Rahmen der Newtonschen Theorie der Gravitation, Elektrostatik und Magnetostatik) eher als formale mathematische Objekte, die der formalen Bequemlichkeit halber eingeführt wurden, und nicht als vollwertige physikalische Realität, trotz der Versuche zu einem tieferen physikalischen Verständnis, die jedoch eher vage blieben oder keine allzu aussagekräftigen Ergebnisse brachten. Aber beginnend mit Faraday und Maxwell wurde die Herangehensweise an das Feld (in diesem Fall das elektromagnetische Feld) als eine völlig bedeutungsvolle physikalische Realität systematisch und sehr fruchtbar angewendet, einschließlich eines bedeutenden Durchbruchs bei der mathematischen Formulierung dieser Ideen.
Andererseits wurde mit der Entwicklung der Quantenmechanik immer klarer, dass Materie (Teilchen) Eigenschaften besitzt, die theoretisch Feldern innewohnen.
Aktuellen Zustand
So zeigte sich, dass das physikalische Weltbild in seiner Grundlage auf quantisierte Felder und deren Wechselwirkung reduziert werden kann.
Teilweise, vor allem im Rahmen des Formalismus der Integration entlang von Trajektorien und Feynman-Diagrammen, kam es auch zu einer gegenteiligen Bewegung: Felder können in merklichem Maße als fast klassische Teilchen dargestellt werden (genauer gesagt als Überlagerung einer unendlichen Anzahl fast klassischer Teilchen, die sich entlang aller denkbaren Trajektorien bewegen), und die Wechselwirkung von Feldern untereinander – als Geburt und Absorption voneinander durch Teilchen (auch mit einer Überlagerung aller denkbaren Varianten davon). Und obwohl dieser Ansatz sehr schön und praktisch ist und in vielerlei Hinsicht eine psychologische Rückkehr zur Idee eines Teilchens mit einer genau definierten Flugbahn ermöglicht, kann er dennoch die Feldsicht der Dinge nicht aufheben und ist nicht einmal eine völlig symmetrische Alternative dazu (und kommt daher einer schönen, psychologisch und praktisch bequemen, aber immer noch nur formalen Methode immer noch näher als einem völlig unabhängigen Konzept). Hier gibt es zwei wesentliche Punkte:
- Das Überlagerungsverfahren ist mit Bezug auf wirklich klassische Teilchen keineswegs „physikalisch“ erklärbar gerade hinzugefügt zu einem fast klassischen „korpuskulären“ Bild, das nicht sein organisches Element ist; gleichzeitig hat diese Überlagerung aus der Sicht des Feldes eine klare und natürliche Interpretation;
- Das Teilchen selbst, das sich im Formalismus des Integrals entlang von Trajektorien entlang einer separaten Trajektorie bewegt, ist zwar der klassischen sehr ähnlich, aber dennoch nicht ganz klassisch: Zur üblichen klassischen Bewegung entlang einer bestimmten Trajektorie mit einem bestimmten Impuls und einer bestimmten Koordinate in jedem bestimmten Moment, selbst für eine einzelne Trajektorie, muss man das Konzept einer Phase (d. h. einer Welleneigenschaft) hinzufügen, die diesem Ansatz in seiner reinen Form völlig fremd ist, und dieser Moment (obwohl er wirklich auf ein Minimum reduziert ist und darüber ziemlich einfach ist). dass er einfach nicht denkt) hat auch keine organische innere Interpretation; und im Rahmen des üblichen Feldansatzes gibt es eine solche Interpretation wieder, und sie ist wieder organisch.
Daraus können wir schließen, dass der Pfadintegrationsansatz zwar psychologisch sehr praktisch ist (schließlich ist beispielsweise ein Punktteilchen mit drei Freiheitsgraden viel einfacher als das unendlichdimensionale Feld, das ihn beschreibt) und sich in der Praxis als produktiv erwiesen hat, aber immer noch nur eine gewisse Neuformulierung, wenn auch ein eher radikales Feldkonzept und nicht seine Alternative.
Und obwohl in dieser Sprache in Worten alles sehr „korpuskulär“ aussieht (zum Beispiel: „Die Wechselwirkung geladener Teilchen wird durch den Austausch eines anderen Teilchens – des Wechselwirkungsträgers“ erklärt oder „die gegenseitige Abstoßung zweier Elektronen beruht auf dem Austausch eines virtuellen Photons zwischen ihnen“), stecken dahinter jedoch so typische Feldrealitäten wie die Wellenausbreitung, wenn auch recht gut versteckt, um ein effektives Berechnungsschema zu erstellen, und in vielerlei Hinsicht zusätzliche Möglichkeiten für ein qualitatives Verständnis bieten.
Liste der Grundfelder
Grundlegende bosonische Felder (Felder – Träger grundlegender Wechselwirkungen)
Diese Felder im Rahmen des Standardmodells sind Eichfelder. Folgende Typen sind bekannt:
- elektroschwach
- Elektromagnetisches Feld (siehe auch Photon)
- Feld – Träger der schwachen Wechselwirkung (siehe auch W- und Z-Bosonen)
- Gluonenfeld (siehe auch Gluon)
Hypothetische Felder
Als hypothetisch im weitesten Sinne können alle theoretischen Objekte (z. B. Felder) angesehen werden, die durch Theorien beschrieben werden, die keine inneren Widersprüche enthalten, den Beobachtungen nicht eindeutig widersprechen und gleichzeitig in der Lage sind, beobachtbare Konsequenzen zu liefern, die es ermöglichen, eine Entscheidung zugunsten dieser Theorien im Vergleich zu den derzeit akzeptierten Theorien zu treffen. Im Folgenden wird (und dies entspricht im Allgemeinen dem üblichen Verständnis des Begriffs) hauptsächlich von Hypothetizität in diesem engeren und strengeren Sinne gesprochen, wobei die Gültigkeit und Falsifizierbarkeit der Annahme impliziert wird, die wir Hypothese nennen.
In der theoretischen Physik werden viele verschiedene hypothetische Felder betrachtet, von denen jedes zu einer ganz bestimmten spezifischen Theorie gehört (diese Felder können hinsichtlich ihres Typs und ihrer mathematischen Eigenschaften den bekannten nicht-hypothetischen Feldern vollständig oder fast gleich sein, sich aber mehr oder weniger stark unterscheiden; in beiden Fällen bedeutet ihre Hypothetik, dass sie in der Realität noch nicht beobachtet wurden, nicht experimentell entdeckt wurden; bei einigen hypothetischen Feldern kann die Frage sein, ob sie prinzipiell beobachtet werden können, und ob sie überhaupt beobachtet werden können. existieren - zum Beispiel wenn sich die Theorie, in der sie präsent sind, plötzlich als widersprüchlich erweist).
Die Frage, was als Kriterium anzusehen ist, das es erlaubt, ein bestimmtes Feld von der Kategorie des Hypothetischen in die Kategorie des Realen zu überführen, ist eher dürftig, da die Bestätigung einer bestimmten Theorie und der Realität bestimmter darin enthaltener Objekte oft mehr oder weniger indirekt erfolgt. In diesem Fall kommt es in der Regel auf eine vernünftige Zustimmung der wissenschaftlichen Gemeinschaft an (deren Mitglieder sich über den Grad der tatsächlichen Bestätigung mehr oder weniger im Klaren sind).
Selbst in Theorien, die als ziemlich gut bestätigt gelten, gibt es einen Platz für hypothetische Felder (hier geht es um die Tatsache, dass verschiedene Teile der Theorie mit unterschiedlicher Gründlichkeit getestet wurden und einige Felder, die darin im Prinzip eine wichtige Rolle spielen, sich im Experiment noch nicht ganz eindeutig manifestiert haben, das heißt, sie sehen immer noch genau wie eine Hypothese aus, die für bestimmte theoretische Zwecke erfunden wurde, während andere Felder, die in derselben Theorie vorkommen, bereits gut genug untersucht wurden, um von ihnen als Realität zu sprechen).
Ein Beispiel für ein solches hypothetisches Feld ist das Higgs-Feld, das im Standardmodell wichtig ist, dessen andere Felder keineswegs hypothetisch sind und das Modell selbst, wenn auch mit unvermeidlichen Einschränkungen, als die Realität beschreibend angesehen wird (zumindest soweit die Realität bekannt ist).
Es gibt viele Theorien, die Felder enthalten, die (bisher) noch nie beobachtet wurden, und manchmal geben diese Theorien selbst solche Schätzungen ab, dass ihre hypothetischen Felder scheinbar (aufgrund der Schwäche ihrer Manifestation, die sich aus der Theorie selbst ergibt) und in absehbarer Zeit grundsätzlich nicht entdeckt werden können (z. B. ein Torsionsfeld). Solche Theorien werden nicht als von praktischem Interesse angesehen (wenn sie nicht nur praktisch nicht überprüfbare, sondern auch eine ausreichende Anzahl leichter überprüfbarer Konsequenzen enthalten), es sei denn, es entsteht eine nicht triviale neue Möglichkeit, sie zu testen, die es ermöglicht, offensichtliche Einschränkungen zu umgehen. Manchmal (wie zum Beispiel in vielen alternativen Gravitationstheorien – zum Beispiel dem Dicke-Feld) werden solche hypothetischen Felder eingeführt, über deren Stärke die Manifestation selbst überhaupt nichts aussagen kann (zum Beispiel ist die Kopplungskonstante dieses Feldes mit anderen unbekannt und kann entweder recht groß oder beliebig klein sein); Sie haben es normalerweise nicht eilig, solche Theorien zu testen (da es viele solcher Theorien gibt und jede von ihnen ihre Nützlichkeit in keiner Weise bewiesen hat und nicht einmal formal falsifizierbar ist), außer wenn eine von ihnen aus irgendeinem Grund nicht ansatzweise vielversprechend erscheint, um einige aktuelle Schwierigkeiten zu lösen (allerdings wird hier manchmal aufgegeben, Theorien auf der Grundlage der Nichtfalsifizierbarkeit auszusortieren – insbesondere wegen unbestimmter Konstanten –, da eine ernsthafte, fundierte Theorie manchmal in der Hoffnung getestet werden kann, dass dies der Fall ist Es wird ein Effekt festgestellt, obwohl es dafür keine Garantie gibt; dies gilt insbesondere dann, wenn es überhaupt nur wenige Kandidatentheorien gibt oder einige von ihnen grundsätzlich besonders interessant erscheinen; auch – in Fällen, in denen es möglich ist, die Theorien einer großen Klasse alle auf einmal anhand bekannter Parameter zu testen, ohne besondere Anstrengungen für die Prüfung jeder einzelnen Theorie aufzuwenden).
Es sollte auch beachtet werden, dass es üblich ist, nur solche Felder als hypothetisch zu bezeichnen, die überhaupt keine beobachtbaren Manifestationen haben (oder diese nur unzureichend haben, wie im Fall des Higgs-Feldes). Wenn die Existenz eines physikalischen Feldes durch seine beobachtbaren Erscheinungsformen fest belegt ist und es nur darum geht, seine theoretische Beschreibung zu verbessern (z. B. darum, das Newtonsche Gravitationsfeld durch das Feld des metrischen Tensors in GR zu ersetzen), dann wird es normalerweise nicht akzeptiert, von dem einen oder anderen als hypothetisch zu sprechen (obwohl man für die frühe Situation in GR von der hypothetischen Natur der Tensornatur des Gravitationsfeldes sprechen könnte).
Abschließend erwähnen wir solche Felder, deren Art an sich recht ungewöhnlich, also theoretisch durchaus denkbar ist, in der Praxis jedoch noch nie Felder dieser Art beobachtet wurden (und in einigen Fällen konnten in den frühen Stadien der Entwicklung ihrer Theorie Zweifel an ihrer Konsistenz aufkommen). Dazu sollten zunächst Tachyonenfelder gehören. Tatsächlich können Tachyonenfelder eher nur als potenziell hypothetisch bezeichnet werden (das heißt, sie erreichen den Status nicht). begründete Vermutung), da es spezifische Theorien gibt, in denen sie beispielsweise eine mehr oder weniger bedeutende Rolle spielen, und Spinorfelder.
Siehe den Artikel von Poincaré „Elektronendynamik“, Abschnitt VIII (A. Poincaré. Ausgewählte Werke, Bd. 3. M., Nauka, 1974.), den Bericht von M. Planck (M. Planck. Ausgewählte Werke. M., Nauka, 1975.) und den Artikel von Einstein und Laube „Über Pondemotorische Kräfte“, § 3 „Gleichheit von Aktion und Reaktion“ (A. Einstein. Sammlung wissenschaftlicher Arbeiten, Bd. 1. M., Nauka, 1965.) (alle für 1908).
Parameter ihrer Bewegung (Geschwindigkeit, Impuls, Drehimpuls), ändern ihre Energie, verrichten Arbeit usw. Und es war im Großen und Ganzen klar und verständlich. Mit der Untersuchung der Natur von Elektrizität und Magnetismus entstand jedoch die Erkenntnis, dass elektrische Ladungen ohne direkten Kontakt miteinander interagieren können. In diesem Fall scheinen wir vom Konzept der Aktion auf kurze Distanz zur berührungslosen Aktion auf große Distanz überzugehen. Dies führte zum Konzept eines Feldes.
Die formale Definition dieses Konzepts lautet wie folgt: Eine besondere Form der Materie wird als physikalisches Feld bezeichnet, das Teilchen (Objekte) der Materie zu einzelnen Systemen verbindet und die Wirkung einiger Teilchen mit endlicher Geschwindigkeit auf andere überträgt. Allerdings sind solche Definitionen, wie bereits erwähnt, zu allgemein und bestimmen nicht immer den tiefen und konkreten praktischen Kern des Konzepts. Physiker gaben die Idee der physischen Kontaktwechselwirkung von Körpern kaum auf und führten Modelle wie elektrische und magnetische „Flüssigkeit“ ein, um verschiedene Phänomene zu erklären, verwendeten das Konzept mechanischer Schwingungen mittlerer Teilchen – Modelle von Äther, optischen Flüssigkeiten, Kalorien, Phlogiston in thermischen Phänomenen, um Schwingungen auszubreiten und sie auch aus mechanischer Sicht zu beschreiben, und sogar Biologen führten „Lebenskraft“ ein, um Prozesse in lebenden Organismen zu erklären. All dies sind nichts anderes als Versuche, die Übertragung von Wirkung durch ein materielles („mechanisches“) Medium zu beschreiben.
Die Arbeiten von Faraday (experimentell), Maxwell (theoretisch) und vielen anderen Wissenschaftlern haben jedoch gezeigt, dass es elektromagnetische Felder gibt (auch im Vakuum) und dass sie elektromagnetische Schwingungen übertragen. Es stellte sich heraus, dass sichtbares Licht die gleichen elektromagnetischen Schwingungen in einem bestimmten Bereich von Schwingungsfrequenzen ist. Es wurde festgestellt, dass elektromagnetische Wellen in der Schwingungsskala in mehrere Typen unterteilt werden: Radiowellen (10 3 – 10 –4), Lichtwellen (10 –4 – 10 –9 m), IR (5 × 10 –4 – 8 × 10 –7 m), UV (4 × 10 –7 – 10 –9 m), Röntgenstrahlung (2 × 10 –9 – 6 × 10 –12 m), γ-Strahlung (< 6 ×10 -12 м).
Es wird angenommen, dass Gravitations- und elektrische Felder unabhängig voneinander wirken und an jedem Punkt im Raum gleichzeitig koexistieren können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Die Gesamtkraft, die auf ein Testteilchen mit der Ladung q und der Masse m wirkt, kann als Vektorsumme und ausgedrückt werden. Es macht keinen Sinn, die Vektoren zu summieren, da sie unterschiedliche Dimensionen haben. Die Einführung des Konzepts eines elektromagnetischen Feldes mit der Übertragung von Wechselwirkung und Energie durch die Ausbreitung von Wellen durch den Raum in die klassische Elektrodynamik ermöglichte die Abkehr von der mechanischen Darstellung des Äthers. Nach alter Auffassung wurde das Konzept des Äthers als einer Art Medium, das die Übertragung der Kontaktwirkung von Kräften erklärt, sowohl experimentell durch Michelsons Experimente zur Messung der Lichtgeschwindigkeit als auch vor allem durch Einsteins Relativitätstheorie widerlegt. Durch Felder war es möglich, physikalische Wechselwirkungen zu beschreiben, für die tatsächlich die gemeinsamen Merkmale verschiedener Feldtypen formuliert wurden, über die wir hier gesprochen haben. Es ist zwar anzumerken, dass die Idee des Äthers jetzt von einigen Wissenschaftlern teilweise auf der Grundlage des Konzepts des physikalischen Vakuums wiederbelebt wird.
So entstand nach dem mechanischen Bild ein neues elektromagnetisches Bild der Welt. Es kann im Hinblick auf die moderne Naturwissenschaft als mittelmäßig angesehen werden. Wir stellen einige allgemeine Merkmale dieses Paradigmas fest. Da es nicht nur Ideen über Felder umfasst, sondern auch neue Daten, die zu diesem Zeitpunkt erschienen sind, über Elektronen, Photonen, das Kernmodell des Atoms, die Gesetze der chemischen Struktur von Substanzen und die Anordnung der Elemente im Periodensystem von Mendelejew sowie eine Reihe anderer Ergebnisse auf dem Weg zum Verständnis der Natur, dann umfasste dieses Konzept natürlich auch die Ideen der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie, auf die weiter eingegangen wird.
Bei dieser Darstellung geht es vor allem um die Fähigkeit, eine Vielzahl von Phänomenen anhand des Feldbegriffs zu beschreiben. Im Gegensatz zum mechanischen Bild wurde festgestellt, dass Materie nicht nur in Form von Materie, sondern auch in Form eines Feldes existiert. Elektromagnetische Wechselwirkung auf der Grundlage von Wellendarstellungen beschreibt nicht nur elektrische und magnetische Felder, sondern auch optische, chemische, thermische und mechanische Phänomene ziemlich sicher. Die Methodik der Felddarstellung der Materie kann auch zum Verständnis von Feldern anderer Natur genutzt werden. Es wurden Versuche unternommen, die Korpuskularnatur von Mikroobjekten mit der Wellennatur von Prozessen zu verknüpfen. Es wurde festgestellt, dass der „Träger“ der Wechselwirkung des elektromagnetischen Feldes ein Photon ist, das bereits den Gesetzen der Quantenmechanik gehorcht. Es wird versucht, das Graviton als Träger des Gravitationsfeldes zu finden.
Doch trotz erheblicher Fortschritte bei der Kenntnis der Welt um uns herum ist das elektromagnetische Bild nicht frei von Mängeln. Somit werden probabilistische Ansätze darin nicht berücksichtigt, tatsächlich werden probabilistische Gesetzmäßigkeiten nicht als grundlegend anerkannt, Newtons deterministischer Ansatz zur Beschreibung einzelner Teilchen und die starre Eindeutigkeit von Ursache-Wirkungs-Beziehungen (die heute von der Synergetik bestritten wird) bleiben erhalten, nukleare Wechselwirkungen und ihre Felder werden nicht nur durch elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen erklärt. Im Allgemeinen ist diese Situation verständlich und verständlich, da jedes Eindringen in die Natur der Dinge unsere Vorstellungen vertieft und die Schaffung neuer adäquater physikalischer Modelle erfordert.
M. Faraday kam ausschließlich dank seines Talents und seines Fleißes in der Selbstbildung in die Wissenschaft. Er stammte aus einer armen Familie und arbeitete in einer Buchbinderei, wo er die Werke von Wissenschaftlern und Philosophen kennenlernte. Der berühmte englische Physiker G. Davy (1778-1829), der zum Eintritt von M. Faraday in die wissenschaftliche Gemeinschaft beitrug, sagte einmal, dass seine größte Errungenschaft in der Wissenschaft seine „Entdeckung“ von M. Faraday sei. M. Faraday erfand einen Elektromotor und einen elektrischen Generator, also Maschinen zur Stromerzeugung. Er vertritt die Idee, dass Elektrizität eine einzige physikalische Natur hat, das heißt, unabhängig davon, wie sie gewonnen wird: durch die Bewegung eines Magneten oder den Durchgang elektrisch geladener Teilchen in einem Leiter. Um die Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen in der Ferne zu erklären, führte M. Faraday das Konzept eines physikalischen Feldes ein. physikalisches Feld Er stellte es sich als eine Eigenschaft des Raumes selbst um einen elektrisch geladenen Körper vor, eine physikalische Wirkung auf einen anderen geladenen Körper in diesem Raum auszuüben. Mit Hilfe von Metallpartikeln zeigte er den Ort und das Vorhandensein von Kräften, die im Raum um einen Magneten (magnetische Kräfte) und einen elektrisch geladenen Körper (elektrisch) wirken. M. Faraday skizzierte seine Vorstellungen über das physikalische Feld in einem Testamentsbrief, der erst 1938 im Beisein von Mitgliedern der Royal Society of London geöffnet wurde. In diesem Brief wurde entdeckt, dass M. Faraday eine Methode zur Untersuchung der Eigenschaften des Feldes besaß und dass sich elektromagnetische Wellen seiner Theorie zufolge mit endlicher Geschwindigkeit ausbreiten. Die Gründe, warum er seine Vorstellungen über das physikalische Feld in Form eines Testamentsbriefes darlegte, könnten folgende sein. Vertreter der französischen Physikschule forderten von ihm einen theoretischen Beweis des Zusammenhangs zwischen elektrischen und magnetischen Kräften. Darüber hinaus bedeutete das Konzept eines physikalischen Feldes nach M. Faraday, dass die Ausbreitung elektrischer und magnetischer Kräfte kontinuierlich von einem Punkt des Feldes zum anderen erfolgt und diese Kräfte daher den Charakter von Kräften mit kurzer Reichweite und nicht von Kräften mit großer Reichweite haben, wie S. Coulomb glaubte. M. Faraday hat eine weitere fruchtbare Idee. Bei der Untersuchung der Eigenschaften von Elektrolyten entdeckte er, dass die elektrische Ladung der Teilchen, die Elektrizität bilden, nicht gebrochen ist. Diese Idee wurde bestätigt
Bestimmung der Ladung des Elektrons bereits Ende des 19. Jahrhunderts.
Theorie der elektromagnetischen Kräfte D. Maxwell
Wie I. Newton gab D. Maxwell allen Ergebnissen der Untersuchung elektrischer und magnetischer Kräfte eine theoretische Form. Es geschah in den 70er Jahren des 19. Jahrhunderts. Er formulierte seine Theorie auf der Grundlage der Zusammenhangsgesetze zwischen der Wechselwirkung elektrischer und magnetischer Kräfte, deren Inhalt sich wie folgt darstellen lässt:
1. Jeder elektrische Strom induziert oder erzeugt ein Magnetfeld im ihn umgebenden Raum. Ein konstanter elektrischer Strom erzeugt ein konstantes Magnetfeld. Aber ein konstantes Magnetfeld (fester Magnet) kann überhaupt kein elektrisches Feld erzeugen (weder konstant noch variabel).
2. Das resultierende magnetische Wechselfeld erzeugt ein elektrisches Wechselfeld, das wiederum ein magnetisches Wechselfeld erzeugt.
3. Die Kraftlinien des elektrischen Feldes sind auf elektrischen Ladungen geschlossen.
4. Die Kraftlinien des Magnetfelds sind in sich geschlossen und enden nie, d. h. magnetische Ladungen existieren in der Natur nicht.
In den Gleichungen von D. Maxwell gab es einen konstanten Wert C, der darauf hinweist, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen in einem physikalischen Feld endlich ist und mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum von 300.000 km/s übereinstimmt.
Grundbegriffe und Prinzipien des Elektromagnetismus.
Die Theorie von D. Maxwell wurde von einigen Wissenschaftlern mit großen Zweifeln wahrgenommen. So vertrat beispielsweise G. Helmholtz (1821-1894) die Auffassung, dass Elektrizität eine „schwerelose Flüssigkeit“ sei, die sich mit unendlicher Geschwindigkeit ausbreitet. Auf seinen Wunsch hin hat G. Hertz (1857-
1894) führte ein Experiment durch, das die fließende Natur der Elektrizität bewies.
Zu diesem Zeitpunkt zeigte O. Fresnel (1788-1827), dass sich Licht nicht als Longitudinalwellen, sondern als Transversalwellen ausbreitet. Im Jahr 1887 gelang es G. Hertz, ein Experiment aufzubauen. Licht breitet sich im Raum zwischen elektrischen Ladungen in Transversalwellen mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km/s aus. Dadurch konnte er sagen, dass sein Experiment Zweifel an der Identität von Licht, Wärmestrahlung und elektromagnetischer Wellenbewegung beseitigt.
Dieses Experiment wurde zur Grundlage für die Schaffung eines elektromagnetischen physikalischen Weltbildes, zu dessen Anhängern G. Helmholtz gehörte. Er glaubte, dass alle physikalischen Kräfte, die die Natur beherrschen, auf der Grundlage von Anziehung und Abstoßung erklärt werden müssen. Die Erstellung eines elektromagnetischen Weltbildes war jedoch mit Schwierigkeiten verbunden.
1. Das Hauptkonzept der Mechanik von Galileo-Newton war das Konzept der Materie,
Masse haben, aber es stellte sich heraus, dass die Substanz eine Ladung haben kann.
Eine Ladung ist eine physikalische Eigenschaft einer Substanz, um sich herum ein physikalisches Feld zu erzeugen, das eine physikalische Wirkung auf andere geladene Körper, Substanzen (Anziehung, Abstoßung) hat.
2. Ladung und Masse eines Stoffes können unterschiedliche Werte haben, das heißt, es handelt sich um diskrete Größen. Gleichzeitig impliziert der Begriff eines physikalischen Feldes die kontinuierliche Übertragung physikalischer Interaktion von einem seiner Punkte auf einen anderen. Dies bedeutet, dass elektrische und magnetische Kräfte Kräfte mit kurzer Reichweite sind, da es im physikalischen Feld keinen leeren Raum gibt, der nicht mit elektromagnetischen Wellen gefüllt ist.
3. In der Mechanik von Galileo – Newton ist eine unendlich hohe Geschwindigkeit möglich
physikalische Wechselwirkung, es wird hier auch gesagt, dass elektromagnetische
Wellen breiten sich mit hoher, aber endlicher Geschwindigkeit aus.
4. Warum wirken die Schwerkraft und die Kraft der elektromagnetischen Wechselwirkung unabhängig voneinander? Wenn man sich von der Erde entfernt, nimmt die Schwerkraft ab, wird schwächer und elektromagnetische Signale wirken im Raumschiff genauso wie auf der Erde. Im 19. Jahrhundert Ein ebenso überzeugendes Beispiel könnte ohne ein Raumschiff gegeben werden.
5. Eröffnung im Jahr 1902 P. Lebedev (1866-1912) – Professor an der Moskauer Universität – verschärfte die Frage nach der physikalischen Natur des Lichts: Handelt es sich um einen Teilchenstrom oder nur um elektromagnetische Wellen einer bestimmten Länge? Druck als physikalisches Phänomen wird mit dem Begriff der Materie, genauer gesagt mit der Diskretion, in Verbindung gebracht. Somit bezeugte der Lichtdruck die diskrete Natur des Lichts als Teilchenstrom.
6. Die Ähnlichkeit der Abnahme der Gravitations- und elektromagnetischen Kräfte – laut Gesetz
„umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung“ – warf eine berechtigte Frage auf: Warum das Quadrat der Entfernung und nicht beispielsweise ein Würfel? Einige Wissenschaftler begannen, über das elektromagnetische Feld als einen der Zustände des „Äthers“ zu sprechen, der den Raum zwischen Planeten und Sternen ausfüllt.
All diese Schwierigkeiten waren auf den Mangel an Wissen über die Struktur des Atoms zu dieser Zeit zurückzuführen, aber M. Faraday hatte Recht, als er sagte, dass wir die Phänomene untersuchen können, in denen seine physikalische Natur zum Ausdruck kommt, ohne zu wissen, wie das Atom angeordnet ist. Tatsächlich enthalten elektromagnetische Wellen wichtige Informationen über die Prozesse, die in den Atomen chemischer Elemente und Materiemolekülen ablaufen. Sie liefern Informationen über die ferne Vergangenheit und Gegenwart des Universums: über die Temperatur kosmischer Körper, ihre chemische Zusammensetzung, Entfernung zu ihnen usw.
7. Derzeit wird die folgende Skala elektromagnetischer Wellen verwendet:
Radiowellen mit einer Wellenlänge von 104 bis 10 -3 m;
Infrarotwellen - von 10-3 bis 810-7 m;
sichtbares Licht - von 8 · 10-7 bis 4 · 10-7 m;
ultraviolette Wellen - von 4 · 10-7 bis 10-8 m;
Röntgenwellen (Strahlen) – von 10-8 bis 10-11 m;
Gammastrahlung - von 10-11 bis 10-13 m.
8. Die praktischen Aspekte der Untersuchung elektrischer und magnetischer Kräfte wurden im 19. Jahrhundert durchgeführt. in rasantem Tempo: die erste Telegrafenlinie zwischen Städten (1844), die Verlegung des ersten Transatlantikkabels (1866), Telefon (1876), Glühlampe (1879), Radioempfänger (1895).
Der minimale Anteil elektromagnetischer Energie beträgt Photon. Dies ist die kleinste unteilbare Menge elektromagnetischer Strahlung.
Die Sensation zu Beginn des 21. Jahrhunderts. ist die Schaffung eines Polymers aus Kohlenstoffatomen durch russische Wissenschaftler aus der Stadt Troizk (Region Moskau), das die Eigenschaften eines Magneten hat. Es wurde allgemein angenommen, dass die Anwesenheit von Metallen in einem Stoff für die magnetischen Eigenschaften verantwortlich ist. Die Prüfung dieses Polymers auf Metallizität ergab, dass es keine Metalle enthält.
Physikalisches Feld
Region Raum Das Feld, in dem sich physikalische, zuverlässig registrierte und genau gemessene Kräfte manifestieren, wird als physikalisches Feld bezeichnet. Im Rahmen der modernen Physik werden vier Arten davon betrachtet: Gravitation(siehe hier); starke Wechselwirkungen(siehe hier) - nuklear; schwache Wechselwirkungen(siehe hier) und elektromagnetisch(siehe hier) - magnetisch und elektrisch. Aus Quantensicht Theorien Die Interaktion materieller Objekte aus der Ferne wird durch deren gegenseitigen Austausch sichergestellt Quanten Felder, die für jede der aufgeführten Interaktionen charakteristisch sind. Die Eigenschaften jedes physikalischen Feldes werden durch strenge mathematische Ausdrücke beschrieben.
In den letzten Jahrzehnten haben Physiker nicht aufgehört, eine allgemeine, einheitliche Feldtheorie zu entwickeln. Es wird erwartet, dass sie alle diese Felder als unterschiedliche Erscheinungsformen eines einzigen – „einzelnen physischen Feldes“ – beschreibt.
Es gibt keine theoretischen oder experimentellen Gründe für die Annahme der Existenz anderer als der oben aufgeführten Kraftfelder.
Gravitation
Das Gravitationsfeld manifestiert sich als Krafteinwirkung auf einander physikalische Objekte. Die Stärke der Gravitationswechselwirkung ist direkt proportional zu ihren Massen und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen, hochgerechnet in der zweiten Potenz. Es ist quantifiziert Newtons Gesetz . Gravitationskräfte treten in jedem Abstand zwischen Objekten auf.
Quanten Felder der Gravitationswechselwirkung sind Gravitonen. Ihre Ruhemassen sind Null. Obwohl sie noch nicht im freien Zustand entdeckt wurden, ergibt sich die Notwendigkeit der Existenz von Gravitonen aus den allgemeinsten theoretischen Prämissen und steht außer Zweifel.
Das Gravitationsfeld spielt bei den meisten Prozessen eine große Rolle Universum .
Zur Natur des Gravitationsfeldes siehe auch Relativitätstheorie, allgemein .
starke Wechselwirkungen (nuklear)
Das Feld der starken Wechselwirkungen manifestiert sich als Krafteinfluss auf Nukleonen – Elementarteilchen, aus denen Atomkerne bestehen. Es ist in der Lage, Protonen mit gleichen elektrischen Ladungen zu kombinieren, d. h. die elektrischen Kräfte ihrer Abstoßung überwinden.
Die mit diesem Feld verbundene Anziehungskraft ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen Nukleonen in der vierten Potenz, d. h. es ist nur auf kurze Entfernungen wirksam. Bei Abständen von weniger als 10–15 Metern zwischen Teilchen ist das Feld starker Wechselwirkungen zehnmal stärker als das elektrische Feld.
Quanten Felder starker Wechselwirkung sind Elementarteilchen – Gluonen. Die typische Lebensdauer eines Gluons beträgt etwa 10–23 Sekunden.
Die Wirkung des Feldes starker Wechselwirkungen ist auch für Makroprozesse wichtig Universum, Schon allein deshalb, weil ohne dieses Feld die Atomkerne und damit die Atome selbst einfach nicht existieren könnten.
schwache Wechselwirkungen
Das Feld der schwachen Wechselwirkungen – die Wechselwirkung schwacher Ströme – manifestiert sich bei der Wechselwirkung von Elementarteilchen in Abständen von 10 bis 18 Metern zwischen ihnen.
Quanten Felder schwacher Wechselwirkung sind Elementarteilchen – Zwischenbosonen. Die typische Lebensdauer eines Zwischenbosons beträgt etwa 10–25 Sekunden.
Im Rahmen versucht, eine einheitliche aufzubauen Theorien Felder Es wurde nun bewiesen, dass das Gebiet der schwachen Wechselwirkungen und elektromagnetisch(siehe hier) Das Feld kann zusammen beschrieben werden und hat daher einen verwandten Charakter.
Der Einfluss des Feldes der schwachen Wechselwirkung spielt seine Rolle auf der Ebene der Zerfalls- und Geburtsprozesse von Elementarteilchen, ohne die Universum konnte in seiner jetzigen Form nicht existieren. Dieses physikalische Feld spielte in der Anfangszeit eine besondere Rolle Urknall .
elektromagnetisch
Das elektromagnetische Feld äußert sich in der Wechselwirkung elektrischer Ladungen, ruhend – ein elektrisches Feld – oder bewegt – ein magnetisches Feld. Man findet es in jedem Abstand zwischen geladenen Körpern. Quanten Felder elektromagnetischer Wechselwirkung sind Photonen. Ihre Ruhemassen sind Null.
Das elektrische Feld manifestiert sich als Krafteinfluss aufeinander von Objekten, die eine bestimmte Eigenschaft namens elektrische Ladung haben. Die Natur elektrischer Ladungen ist unbekannt, aber ihre Werte sind Parameter des Maßes der Wechselwirkung mit der angegebenen Eigenschaft, d.h. geladene Formationen.
Die Träger der minimalen Ladungswerte sind Elektronen – sie haben eine negative Ladung, Protonen – sie haben eine positive Ladung – und einige andere, sehr kurzlebige Elementarteilchen. Physische Objekte erhalten eine positive elektrische Ladung, wenn die Anzahl der in ihnen enthaltenen Protonen die Anzahl der Elektronen übersteigt, oder – im umgekehrten Fall – eine negative Ladung.
Die Wechselwirkungskraft geladener physikalischer Objekte, einschließlich Elementarteilchen, ist direkt proportional zu ihren elektrischen Ladungen und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen, erhöht auf die zweite Potenz. Es wird quantitativ durch das Coulombsche Gesetz beschrieben. Objekte mit gleicher Ladung stoßen sich gegenseitig ab und Objekte mit entgegengesetzter Ladung ziehen sich gegenseitig an.
Das Magnetfeld äußert sich als Krafteinwirkung aufeinander von Körpern oder Formationen, beispielsweise Plasma, mit magnetischen Eigenschaften. Diese Eigenschaften werden durch in ihnen fließende elektrische Ströme erzeugt – die geordnete Bewegung elektrischer Ladungsträger. Die Parameter des Wechselwirkungsmaßes sind die Intensitäten aktueller elektrischer Ströme, die durch die Anzahl der pro Einheit bewegten elektrischen Ladungen bestimmt werden Zeit durch die Querschnitte der Leiter. Permanentmagnete verdanken ihre Wirkung auch den in ihnen entstehenden inneren Ringmolekülströmen. Magnetische Kräfte sind also elektrischer Natur. Die Intensität der magnetischen Wechselwirkung von Objekten – magnetische Induktion – ist direkt proportional zur Intensität der in ihnen fließenden elektrischen Ströme und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen hoch oben. Es wird durch das Biot-Savart-Laplace-Gesetz beschrieben.
Das elektromagnetische Feld spielt bei allen dabei ablaufenden Prozessen eine wichtige Rolle Universum mit Plasma .
Feld (Physik)
Das physikalische Feld kann daher als verteiltes dynamisches System mit unendlich vielen Freiheitsgraden charakterisiert werden.
Die Rolle der Feldvariablen für Grundfelder wird häufig vom Potential (Skalar, Vektor, Tensor) gespielt, manchmal auch von einer Größe, die als Feldstärke bezeichnet wird. (Für quantisierte Felder ist der entsprechende Operator in gewissem Sinne auch eine Verallgemeinerung des klassischen Konzepts einer Feldvariablen).
Auch Feld In der Physik nennt man eine physikalische Größe, je nach Ort betrachtet, einen vollständigen Satz allgemein unterschiedlicher Werte für alle Punkte eines ausgedehnten kontinuierlichen Körpers – ein kontinuierliches Medium, das in seiner Gesamtheit den Zustand oder die Bewegung dieses ausgedehnten Körpers beschreibt. Ein Beispiel für ein solches Feld wäre
- Temperatur (im Allgemeinen an verschiedenen Punkten und zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich) in einem Medium (zum Beispiel in einem Kristall, einer Flüssigkeit oder einem Gas) – ein (skalares) Temperaturfeld,
- die Geschwindigkeit aller Elemente eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens ist ein Vektorfeld von Geschwindigkeiten,
- Vektorfeld der Verschiebungen und Tensorfeld der Spannungen bei der Verformung eines elastischen Körpers.
Das moderne Konzept des physikalischen Feldes entstand aus der Idee eines elektromagnetischen Feldes, das zunächst von Faraday in physikalisch konkreter und relativ moderner Form verwirklicht, von Maxwell mathematisch konsequent umgesetzt wurde – zunächst unter Verwendung eines mechanischen Modells eines hypothetischen kontinuierlichen Mediums – Äther, ging dann aber über die Verwendung eines mechanischen Modells hinaus.
Grundlegende Bereiche
Unter den Gebieten der Physik werden die sogenannten Grundlagenfächer unterschieden. Dabei handelt es sich um Felder, die nach dem Feldparadigma der modernen Physik die Grundlage des physikalischen Weltbildes bilden, alle anderen Felder und Wechselwirkungen leiten sich daraus ab. Sie umfassen zwei Hauptklassen von Feldern, die miteinander interagieren:
- fundamentale Fermionenfelder, die in erster Linie die physikalische Grundlage für die Beschreibung der Materie darstellen,
- grundlegende bosonische Felder (einschließlich der Gravitation, bei der es sich um ein Tensor-Eichfeld handelt), die eine Erweiterung und Weiterentwicklung des Konzepts der Maxwellschen elektromagnetischen und Newtonschen Gravitationsfelder darstellen; Auf ihnen baut die Theorie grundlegender Wechselwirkungen auf.
Es gibt Theorien (z. B. Stringtheorie, verschiedene andere Vereinheitlichungstheorien), in denen die Rolle von Fundamentalfeldern von mehreren anderen, aus der Sicht dieser Theorien noch grundlegenderen Feldern, Feldern oder Objekten eingenommen wird (und die aktuellen Fundamentalfelder in diesen Theorien in gewisser Näherung als „phänomenologische“ Konsequenz auftauchen oder auftauchen sollten). Allerdings sind solche Theorien noch nicht ausreichend bestätigt oder allgemein akzeptiert.
Geschichte
Historisch gesehen wurden unter den Grundfeldern zunächst die Felder entdeckt, die für die elektromagnetische (elektrische und magnetische Felder, dann zu einem elektromagnetischen Feld kombiniert) und die Gravitationswechselwirkung verantwortlich sind (genauer als physikalische Felder). Diese Felder wurden bereits in der klassischen Physik entdeckt und ausreichend detailliert untersucht. Zunächst betrachteten die meisten Physiker diese Felder (im Rahmen der Newtonschen Theorie der Gravitation, Elektrostatik und Magnetostatik) eher als formale mathematische Objekte, die der formalen Bequemlichkeit halber eingeführt wurden, und nicht als vollwertige physikalische Realität, trotz der Versuche zu einem tieferen physikalischen Verständnis, die jedoch eher vage blieben oder keine allzu aussagekräftigen Ergebnisse brachten. Aber beginnend mit Faraday und Maxwell wurde die Herangehensweise an das Feld (in diesem Fall das elektromagnetische Feld) als eine völlig bedeutungsvolle physikalische Realität systematisch und sehr fruchtbar angewendet, einschließlich eines bedeutenden Durchbruchs bei der mathematischen Formulierung dieser Ideen.
Andererseits wurde mit der Entwicklung der Quantenmechanik immer deutlicher, dass Materie (Teilchen) Eigenschaften besitzt, die theoretisch Feldern innewohnen.
Aktuellen Zustand
So zeigte sich, dass das physikalische Weltbild in seiner Grundlage auf quantisierte Felder und deren Wechselwirkung reduziert werden kann.
Teilweise, vor allem im Rahmen des Formalismus der Integration entlang von Trajektorien und Feynman-Diagrammen, fand auch die gegenteilige Bewegung statt: Felder können in merklichem Maße als fast klassische Teilchen dargestellt werden (genauer gesagt als Überlagerung einer unendlichen Anzahl fast klassischer Teilchen, die sich entlang aller denkbaren Trajektorien bewegen), und die Wechselwirkung von Feldern untereinander – als Geburt und Absorption voneinander durch Teilchen (auch mit einer Überlagerung aller denkbaren Varianten davon). Und obwohl dieser Ansatz sehr schön und praktisch ist und es uns in vielerlei Hinsicht ermöglicht, psychologisch zur Idee eines Teilchens als eines guten alten klassischen Teilchens mit einer genau definierten Flugbahn zurückzukehren, kann er dennoch die Feldsicht der Dinge nicht aufheben und ist nicht einmal eine völlig symmetrische Alternative dazu (und ist daher einem schönen, psychologisch und praktisch bequemen, aber immer noch nur formalen Gerät immer noch näher als einem völlig unabhängigen Konzept). Hier gibt es zwei wesentliche Punkte:
- Das Überlagerungsverfahren ist mit Bezug auf wirklich klassische Teilchen keineswegs „physikalisch“ erklärbar gerade hinzugefügt zu einem fast klassischen „korpuskulären“ Bild, das nicht sein organisches Element ist; gleichzeitig hat diese Überlagerung aus der Sicht des Feldes eine klare und natürliche Interpretation;
- Das Teilchen selbst, das sich im Formalismus des Integrals entlang von Trajektorien entlang einer separaten Trajektorie bewegt, ist zwar der klassischen sehr ähnlich, aber immer noch nicht ganz klassisch: Zur üblichen klassischen Bewegung entlang einer bestimmten Trajektorie mit einem bestimmten Impuls und einer bestimmten Koordinate in jedem bestimmten Moment, selbst für eine einzelne Trajektorie, muss man das Konzept einer Phase (d. h. einer Welleneigenschaft) hinzufügen, das diesem Ansatz in seiner reinen Form und in diesem Moment völlig fremd ist (obwohl es wirklich auf ein Minimum reduziert ist und ziemlich einfach zu sprechen ist). darüber einfach nicht nachzudenken) hat auch keine organische innere Interpretation; und im Rahmen des üblichen Feldansatzes gibt es eine solche Interpretation wieder, und sie ist wieder organisch.
Daraus können wir schließen, dass der Pfadintegrationsansatz zwar psychologisch sehr praktisch ist (schließlich ist beispielsweise ein Punktteilchen mit drei Freiheitsgraden viel einfacher als das unendlichdimensionale Feld, das ihn beschreibt) und sich in der Praxis als produktiv erwiesen hat, aber immer noch nur eine gewisse Neuformulierung, wenn auch ein eher radikales Feldkonzept und nicht seine Alternative.
Und obwohl in dieser Sprache in Worten alles sehr „korpuskulär“ aussieht (zum Beispiel: „Die Wechselwirkung geladener Teilchen erklärt sich durch den Austausch eines anderen Teilchens – des Trägers der Wechselwirkung“ oder „die gegenseitige Abstoßung zweier Elektronen beruht auf dem Austausch eines virtuellen Photons zwischen ihnen“), stecken dahinter typische Feldrealitäten wie die Wellenausbreitung, wenn auch recht gut versteckt, um ein effektives Berechnungsschema zu erstellen, und in vielerlei Hinsicht zusätzliche Möglichkeiten für ein qualitatives Verständnis bieten.
Liste der Grundfelder
Noch exotischere (z. B. Lorentz-nicht-invariante – gegen das Relativitätsprinzip verstoßende) Felder (trotz der Tatsache, dass sie abstrakt theoretisch durchaus denkbar sind) in der modernen Physik lassen sich solchen zuordnen, die bereits weit außerhalb des Rahmens einer begründeten Annahme liegen, also streng genommen nicht einmal als hypothetisch gelten.
Traditionelle Verwendung des Begriffs Feld
siehe auch
Anmerkungen
- Hadron (Hadron-Materie)
- Baryon + Elektron (baryonische Materie)
- Atom, Element (Chemie)
- Baryon + Elektron (baryonische Materie)
- Antimaterie
- Neutronenmaterie
Feld
- Bereich der Nuklearstreitkräfte
Quantenfelder
Materie unklarer physikalischer Natur
