). [ ]
Ang pinakamadaling paraan ay ang pag-visualize sa field (pagdating sa, halimbawa, mga pundamental na field na walang malinaw na direktang mekanikal na katangian) bilang isang perturbation (paglihis mula sa equilibrium, paggalaw) ng ilang (hypothetical o simpleng haka-haka) na tuluy-tuloy na medium na pinupuno ang buong espasyo. Halimbawa, bilang isang pagpapapangit ng isang nababanat na daluyan, ang mga equation ng paggalaw nito ay tumutugma sa o malapit sa mga equation ng field ng mas abstract na field na gusto nating ilarawan sa isip. Sa kasaysayan, ang naturang medium ay tinatawag na eter, ngunit kasunod na ang termino ay halos hindi na ginagamit, at ang ipinahiwatig na pisikal na makabuluhang bahagi nito ay sumanib sa mismong konsepto ng larangan. Gayunpaman, para sa isang pangunahing visual na pag-unawa sa konsepto ng isang pisikal na larangan sa pangkalahatang mga termino, ang gayong representasyon ay kapaki-pakinabang, dahil sa balangkas ng modernong pisika, ang gayong diskarte ay karaniwang tinatanggap at malaki lamang bilang isang paglalarawan.
Ang pisikal na larangan, samakatuwid, ay maaaring ilarawan bilang isang distributed dynamic na sistema na may walang katapusang bilang ng mga antas ng kalayaan.
Ang papel ng field variable para sa mga pangunahing field ay kadalasang ginagampanan ng potensyal (scalar, vector, tensor), minsan sa pamamagitan ng quantity na tinatawag na field strength. (Para sa quantized field, sa isang tiyak na kahulugan, ang kaukulang operator ay isa ring generalization ng classical na konsepto ng isang field variable).
Gayundin patlang sa physics tinatawag nilang isang pisikal na dami, na itinuturing na depende sa lugar: bilang isang kumpletong hanay, sa pangkalahatan, ng iba't ibang mga halaga ng dami na ito para sa lahat ng mga punto ng ilang pinahabang tuluy-tuloy na katawan - isang tuluy-tuloy na daluyan, na naglalarawan sa kanyang kabuuan ang estado o paggalaw ng pinahabang katawan na ito. Ang mga halimbawa ng mga naturang field ay maaaring:
- temperatura (sa pangkalahatan, naiiba sa iba't ibang mga punto, pati na rin sa iba't ibang oras) sa ilang medium (halimbawa, sa isang kristal, likido o gas) - isang (scalar) na field ng temperatura,
- ang bilis ng lahat ng elemento ng isang tiyak na dami ng likido ay isang vector field ng mga bilis,
- vector field ng mga displacement at tensor field ng mga stress sa panahon ng pagpapapangit ng isang nababanat na katawan.
Ang dinamika ng naturang mga patlang ay inilarawan din sa pamamagitan ng mga partial differential equation, at ayon sa kasaysayan, mula noong ika-18 siglo, ito ay tiyak na mga patlang na isinasaalang-alang sa pisika sa unang pagkakataon.
Ang modernong konsepto ng pisikal na larangan ay lumago mula sa ideya ng isang electromagnetic field, unang natanto sa isang pisikal na konkreto at medyo malapit sa modernong anyo ni Faraday, mathematically pare-parehong ipinatupad ni Maxwell - sa simula ay gumagamit ng isang mekanikal na modelo ng isang hypothetical tuluy-tuloy na medium - eter, ngunit pagkatapos ay lumampas sa paggamit ng isang mekanikal na modelo.
Mga pangunahing larangan
Kabilang sa mga patlang sa pisika, ang tinatawag na mga pangunahing ay nakikilala. Ito ang mga patlang na, ayon sa paradigma ng larangan ng modernong pisika, ay bumubuo ng batayan ng pisikal na larawan ng mundo, lahat ng iba pang larangan at pakikipag-ugnayan ay nagmula sa kanila. Kabilang sa mga ito ang dalawang pangunahing klase ng mga field na nakikipag-ugnayan sa isa't isa:
- pangunahing fermion field, pangunahing kumakatawan sa pisikal na batayan para sa paglalarawan ng bagay,
- pangunahing mga bosonic field (kabilang ang gravitational, na isang tensor gauge field), na isang extension at pagbuo ng konsepto ng Maxwellian electromagnetic at Newtonian gravitational field; ang teorya ay batay sa kanila.
Mayroong mga teorya (halimbawa, teorya ng string, iba't ibang teorya ng pag-iisa), kung saan ang papel ng mga pangunahing larangan ay inookupahan ng iba, kahit na mas pundamental mula sa pananaw ng mga teorya, larangan o bagay na ito (at ang kasalukuyang pangunahing mga larangan. lumitaw o dapat na lumitaw sa mga teoryang ito sa ilang pagtataya bilang isang "phenomenological" na kahihinatnan). Gayunpaman, ang mga naturang teorya ay hindi pa sapat na nakumpirma o karaniwang tinatanggap.
Kwento
Sa kasaysayan, kabilang sa mga pangunahing larangan, ang mga patlang na responsable para sa electromagnetic (electric at magnetic field, pagkatapos ay pinagsama sa isang electromagnetic field) at pakikipag-ugnayan ng gravitational ay unang natuklasan (eksaktong bilang mga pisikal na larangan). Ang mga larangang ito ay natuklasan at pinag-aralan nang may sapat na detalye sa klasikal na pisika. Sa una, ang mga patlang na ito (sa loob ng balangkas ng Newtonian theory of gravitation, electrostatics at magnetostatics) ay hinanap ang karamihan sa mga physicist sa halip bilang mga pormal na bagay sa matematika na ipinakilala para sa pormal na kaginhawahan, at hindi bilang isang ganap na pisikal na katotohanan, sa kabila ng mga pagtatangka sa isang mas malalim na pisikal na pag-unawa. , na, gayunpaman, ay nanatiling malabo o hindi namumunga ng napakalaking bunga. Ngunit simula sa Faraday at Maxwell, ang diskarte sa larangan (sa kasong ito, sa electromagnetic field) bilang isang ganap na makabuluhang pisikal na katotohanan ay nagsimulang ilapat nang sistematiko at napakabunga, kabilang ang isang makabuluhang tagumpay sa matematikal na pagbabalangkas ng mga ideyang ito.
Sa kabilang banda, habang umuunlad ang quantum mechanics, naging mas malinaw na ang matter (particle) ay may mga katangian na ayon sa teorya ay likas sa mga larangan.
Kasalukuyang estado
Kaya, ito ay naka-out na ang pisikal na larawan ng mundo ay maaaring mabawasan sa pundasyon nito sa quantized na mga patlang at ang kanilang pakikipag-ugnayan.
Sa ilang lawak, pangunahin sa loob ng balangkas ng pormalismo ng pagsasama kasama ang mga tilapon at mga diagram ng Feynman, ang kabaligtaran na paggalaw ay naganap din: ang mga patlang ay maaaring katawanin sa isang kapansin-pansing lawak bilang halos mga klasikal na particle (mas tiyak, bilang isang superposisyon ng isang walang katapusang bilang ng halos mga klasikal na particle na gumagalaw kasama ang lahat ng naiisip na tilapon), at ang pakikipag-ugnayan ng mga patlang sa isa't isa - bilang ang kapanganakan at pagsipsip ng bawat isa sa pamamagitan ng mga particle (kasama rin ang isang superposisyon ng lahat ng naiisip na mga variant ng naturang). At kahit na ang diskarte na ito ay napakaganda, maginhawa at nagbibigay-daan sa maraming aspeto na sikolohikal na bumalik sa ideya ng isang particle na may isang mahusay na tinukoy na tilapon, gayunpaman ay hindi nito maaaring kanselahin ang field view ng mga bagay at hindi kahit isang ganap na simetriko na alternatibo sa ito (at samakatuwid ay mas malapit pa rin sa isang maganda, sikolohikal at praktikal na maginhawa, ngunit isang pormal na aparato pa rin, kaysa sa isang ganap na independiyenteng konsepto). Mayroong dalawang pangunahing punto dito:
- ang superposition procedure ay hindi "pisikal" na maipaliwanag sa mga tuntunin ng tunay na klasikal na mga particle, ito dinagdag lang sa isang halos klasikal na "corpuscular" na larawan, hindi ang pagiging organikong elemento nito; sa parehong oras, mula sa field point of view, ang superposisyon na ito ay may malinaw at natural na interpretasyon;
- ang partikulo mismo, na gumagalaw sa isang hiwalay na tilapon sa pormalismo ng integral na landas, bagama't halos kapareho sa klasikal, ay hindi pa rin ganap na klasiko: sa karaniwang klasikal na paggalaw kasama ang isang tiyak na tilapon na may isang tiyak na momentum at coordinate sa bawat tiyak na sandali , kahit na para sa isa ang tanging tilapon - kailangan mong idagdag ang konsepto ng isang yugto (iyon ay, ilang pag-aari ng alon), na ganap na dayuhan sa diskarteng ito sa dalisay nitong anyo, at sa sandaling ito (bagaman ito ay talagang pinaliit at ito ay medyo madaling hindi isipin ang tungkol dito) ay wala ring anumang organikong panloob na interpretasyon; at sa loob ng balangkas ng karaniwang diskarte sa larangan, ang gayong interpretasyon ay muling umiiral, at muli itong organiko.
Kaya, maaari nating tapusin na ang diskarte sa pagsasama ng landas ay, bagama't napaka-sikolohikal na maginhawa (pagkatapos ng lahat, sabihin nating, ang isang puntong particle na may tatlong antas ng kalayaan ay mas simple kaysa sa walang katapusang-dimensional na larangan na naglalarawan dito) at napatunayang praktikal na produktibo, ngunit tiyak pa rin repormasyon, kahit na medyo radikal, konsepto ng larangan, at hindi ang kahalili nito.
At kahit na sa mga salita sa wikang ito ang lahat ay mukhang napaka "corpuscular" (halimbawa: "ang pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na mga particle ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagpapalitan ng isa pang particle - ang carrier ng pakikipag-ugnayan" o "ang mutual na pagtanggi ng dalawang electron ay dahil sa palitan ng isang virtual photon sa pagitan nila"), gayunpaman, sa likod nito ay ang mga tipikal na realidad sa larangan, tulad ng pagpapalaganap ng mga alon, kahit na medyo nakatago para sa paglikha ng isang epektibong pamamaraan ng pagkalkula, at sa maraming aspeto ay nagbibigay ng karagdagang mga pagkakataon para sa husay na pag-unawa.
Listahan ng mga pangunahing patlang
Pangunahing mga patlang ng bosonic (mga patlang - tagapagdala ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan)
Ang mga field na ito sa loob ng balangkas ng karaniwang modelo ay mga gauge field. Ang mga sumusunod na uri ay kilala:
- mahinang kuryente
- Electromagnetic field (tingnan din ang Photon)
- Field - carrier ng mahinang interaksyon (tingnan din ang W- at Z-boson)
- gluon field (tingnan din ang Gluon)
Hypothetical na mga patlang
Ang hypothetical sa isang malawak na kahulugan ay maaaring ituring na anumang mga teoretikal na bagay (halimbawa, mga patlang) na inilarawan ng mga teorya na hindi naglalaman ng mga panloob na kontradiksyon, hindi tahasang sumasalungat sa mga obserbasyon at may kakayahang sa parehong oras na magbigay ng nakikitang mga kahihinatnan na ginagawang posible na gumawa ng isang pagpipilian pabor sa mga teoryang ito kumpara sa mga tinatanggap na ngayon. Sa ibaba ay pag-uusapan natin (at ito ay karaniwang tumutugma sa karaniwang pag-unawa sa termino) higit sa lahat tungkol sa hypotheticality sa mas makitid at mas mahigpit na kahulugan, na nagpapahiwatig ng bisa at falsifiability ng pagpapalagay na tinatawag nating hypothesis.
Sa teoretikal na pisika, maraming iba't ibang hypothetical na larangan ang isinasaalang-alang, na ang bawat isa ay kabilang sa isang partikular na partikular na teorya (sa mga tuntunin ng kanilang uri at matematikal na katangian, ang mga patlang na ito ay maaaring ganap o halos kapareho ng mga kilalang non-hypothetical na larangan, at maaaring magkaiba. higit pa o hindi gaanong malakas; sa Sa parehong mga kaso, ang kanilang hypotheticality ay nangangahulugan na ang mga ito ay hindi pa naobserbahan sa katotohanan, ay hindi pa natutuklasan sa eksperimento; kaugnay sa ilang hypothetical na mga larangan, ang tanong ay maaaring kung sila ay maobserbahan sa prinsipyo, at maging kung maaari silang umiral - halimbawa, kung ang teorya kung saan sila naroroon ay biglang lumabas na panloob na hindi naaayon).
Ang tanong kung ano ang dapat isaalang-alang na isang criterion na nagpapahintulot sa isa na ilipat ang isang tiyak na larangan mula sa kategorya ng hypothetical sa kategorya ng tunay ay medyo manipis, dahil ang kumpirmasyon ng isang partikular na teorya at ang katotohanan ng ilang mga bagay na nakapaloob dito ay madalas na higit pa. o mas hindi direkta. Sa kasong ito, ang usapin ay kadalasang nauuwi sa ilang makatwirang kasunduan ng siyentipikong komunidad (na ang mga miyembro ay higit o hindi gaanong nalalaman ang antas ng kumpirmasyon sa katunayan).
Kahit na sa mga teorya na itinuturing na medyo mahusay na nakumpirma, mayroong isang lugar para sa hypothetical na mga patlang (dito ay pinag-uusapan natin ang katotohanan na ang iba't ibang bahagi ng teorya ay nasubok na may iba't ibang antas ng pagiging ganap, at ilang mga larangan na gumaganap ng isang mahalagang papel sa kanila. sa prinsipyo ay hindi pa tiyak na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa eksperimento, iyon ay, sa ngayon ay mukhang eksakto sila ng isang hypothesis na naimbento para sa ilang mga teoretikal na layunin, habang ang iba pang mga larangan na lumilitaw sa parehong teorya ay napag-aralan nang mabuti upang magsalita tungkol sa mga ito. bilang isang katotohanan).
Ang isang halimbawa ng naturang hypothetical field ay ang Higgs field, na mahalaga sa Standard Model, ang iba pang mga field ay hindi hypothetical, at ang mismong modelo, kahit na may mga hindi maiiwasang caveat, ay itinuturing na naglalarawan ng katotohanan (kahit na ang lawak na nalalaman ang katotohanan).
Mayroong maraming mga teorya na naglalaman ng mga patlang na (sa ngayon) ay hindi pa naobserbahan, at kung minsan ang mga teoryang ito mismo ay nagbibigay ng mga pagtatantya na ang kanilang mga hypothetical na larangan ay tila (dahil sa kahinaan ng kanilang pagpapakita, na sumusunod mula sa teorya mismo) at sa prinsipyo ay hindi maaaring maging. natuklasan sa nakikinita na hinaharap (halimbawa, isang torsion field). Ang mga naturang teorya (kung hindi naglalaman ang mga ito, bilang karagdagan sa halos hindi mabe-verify, sapat na bilang ng mga mas madaling ma-verify na mga kahihinatnan) ay hindi itinuturing na praktikal na interes, maliban kung may ilang hindi maliit na bagong paraan ng pagsubok sa mga ito, na nagbibigay-daan sa pag-bypass ng halata mga limitasyon. Minsan (tulad ng, halimbawa, sa maraming alternatibong teorya ng gravity - halimbawa, ang larangan ng Dicke) ang gayong hypothetical na mga patlang ay ipinakilala, tungkol sa lakas kung saan ang teorya mismo ay hindi masasabi ng kahit ano (halimbawa, ang pare-parehong pagkakabit ng larangang ito. sa iba ay hindi kilala at maaaring kasing laki ng , at arbitraryong maliit); kadalasan ay hindi rin sila nagmamadaling subukan ang gayong mga teorya (dahil maraming ganoong mga teorya, at bawat isa sa kanila ay hindi napatunayan ang pagiging kapaki-pakinabang nito sa anumang paraan, at kahit na pormal na hindi mapapatunayan), maliban kung ang isa sa mga ito ay hindi nagsisimulang magmukhang nangangako para sa ilang kadahilanan. ang paglutas ng ilang kasalukuyang mga paghihirap (gayunpaman, ang pag-screen ng mga teorya batay sa hindi kapani-paniwala - lalo na dahil sa hindi tiyak na mga pare-pareho - kung minsan ay tinatanggihan dito, dahil ang isang seryosong magandang teorya ay minsan ay masusubok sa pag-asa na ang epekto nito ay matatagpuan, bagama't walang mga garantiya nito; ito ay totoo lalo na kung kakaunti ang mga teorya ng kandidato, o ang ilan sa mga ito ay mukhang talagang kawili-wili; gayundin, sa mga kaso kung saan posible na subukan ang mga teorya ng isang malawak na klase sa lahat. sabay-sabay ayon sa mga kilalang parameter, nang hindi gumagasta ng mga espesyal na pagsisikap sa pagsubok sa bawat isa nang hiwalay).
Dapat ding tandaan na kaugalian na tawagan ang hypothetical lamang ang mga patlang na walang nakikitang mga pagpapakita (o hindi sapat ang mga ito, tulad ng sa kaso ng larangan ng Higgs). Kung ang pagkakaroon ng isang pisikal na larangan ay matatag na itinatag sa pamamagitan ng mga nakikitang pagpapakita nito, at pinag-uusapan lamang natin ang tungkol sa pagpapabuti ng teoretikal na paglalarawan nito (halimbawa, tungkol sa pagpapalit ng Newtonian gravitational field ng field ng metric tensor sa pangkalahatang relativity), kung gayon ito ay karaniwang hindi tinatanggap na pag-usapan ang isa o ang isa bilang hypothetical (bagama't para sa unang bahagi ng sitwasyon sa pangkalahatang relativity ay masasabi ng isa ang hypothetical na katangian ng tensor nature ng gravitational field).
Sa konklusyon, binanggit namin ang mga nasabing larangan, ang mismong uri ng kung saan ay medyo hindi pangkaraniwan, iyon ay, sa teoryang medyo maiisip, ngunit walang mga larangan ng gayong mga uri ang naobserbahan sa pagsasanay (at sa ilang mga kaso, sa mga unang yugto ng pag-unlad ng kanilang teorya, maaaring lumitaw ang mga pagdududa tungkol sa pagkakapare-pareho nito). Ang mga ito, una sa lahat, ay dapat magsama ng mga patlang ng tachyon. Sa totoo lang, ang mga patlang ng tachyon ay maaaring tawaging potensyal lamang na hypothetical (iyon ay, hindi naabot ang katayuan edukadong hula), dahil may mga kilalang partikular na teorya kung saan gumaganap sila ng higit o hindi gaanong makabuluhang papel, halimbawa, at mga larangan ng spinor.
Tingnan ang artikulo ni Poincaré "Electron Dynamics", seksyon VIII (A. Poincaré. Selected Works, vol. 3. M., Nauka, 1974), ulat ni M. Planck (M. Planck. Selected Works. M., Nauka, 1975) .) at ang artikulo nina Einstein at Laube "On ponderomotive forces", § 3 "Equality of action and reaction" (A. Einstein. Collection of scientific papers, vol. 1. M., Nauka, 1965.) (lahat para sa 1908).
mga parameter ng kanilang paggalaw (bilis, momentum, angular momentum), baguhin ang kanilang enerhiya, gumawa ng trabaho, atbp. At ito ay karaniwang malinaw at naiintindihan. Gayunpaman, sa pag-aaral ng likas na katangian ng kuryente at magnetism, lumitaw ang isang pag-unawa na ang mga singil sa kuryente ay maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa nang walang direktang kontak. Sa kasong ito, tila lumilipat tayo mula sa konsepto ng short-range na aksyon patungo sa hindi nakikipag-ugnayan na long-range na aksyon. Ito ay humantong sa konsepto ng isang larangan.
Ang pormal na kahulugan ng konseptong ito ay parang ganito: ang isang espesyal na anyo ng bagay ay tinatawag na isang pisikal na larangan, na nagkokonekta ng mga particle (mga bagay) ng bagay sa mga solong sistema at nagpapadala ng pagkilos ng ilang mga particle sa iba na may hangganan na bilis. Totoo, tulad ng nabanggit na natin, ang gayong mga kahulugan ay masyadong pangkalahatan at hindi palaging tinutukoy ang malalim at konkretong praktikal na diwa ng konsepto. Halos hindi tinalikuran ng mga physicist ang ideya ng pakikipag-ugnayan sa pisikal na pakikipag-ugnayan ng mga katawan at ipinakilala ang mga modelo tulad ng electric at magnetic na "fluid" upang ipaliwanag ang iba't ibang mga phenomena, para sa pagpapalaganap ng mga vibrations ginamit nila ang ideya ng mekanikal na vibrations ng mga particle ng medium - mga modelo. ng eter, optical fluids, caloric, phlogiston sa thermal phenomena, na naglalarawan din sa mga ito mula sa mekanikal na pananaw, at maging ang mga biologist ay nagpakilala ng "life force" upang ipaliwanag ang mga proseso sa mga buhay na organismo. Ang lahat ng ito ay walang iba kundi ang mga pagtatangka na ilarawan ang paghahatid ng aksyon sa pamamagitan ng isang materyal ("mekanikal") na daluyan.
Gayunpaman, ipinakita ng mga gawa ni Faraday (pang-eksperimento), Maxwell (theoretically) at maraming iba pang mga siyentipiko na mayroong mga electromagnetic field (kabilang ang vacuum) at nagpapadala sila ng mga electromagnetic oscillations. Ito ay lumabas na ang nakikitang ilaw ay ang parehong mga electromagnetic oscillations sa isang tiyak na hanay ng mga frequency ng oscillation. Napag-alaman na ang mga electromagnetic wave ay nahahati sa ilang uri sa oscillation scale: radio waves (10 3 - 10 -4), light waves (10 -4 - 10 -9 m), IR (5 × 10 -4 - 8 × 10 -7 m), UV (4 × 10 -7 - 10 -9 m), X-ray (2 × 10 -9 - 6 × 10 -12 m), γ-radiation (< 6 ×10 -12 м).
Ito ay pinaniniwalaan na ang gravitational at electric field ay kumikilos nang nakapag-iisa at maaaring magkakasamang mabuhay sa anumang punto sa kalawakan nang sabay-sabay nang hindi naaapektuhan ang isa't isa. Ang kabuuang puwersa na kumikilos sa isang test particle na may charge q at mass m ay maaaring ipahayag bilang isang vector sum at . Hindi makatuwirang isama ang mga vector dahil magkaiba ang mga ito ng dimensyon. Ang pagpapakilala sa klasikal na electrodynamics ng konsepto ng isang electromagnetic field na may paglipat ng pakikipag-ugnayan at enerhiya sa pamamagitan ng pagpapalaganap ng mga alon sa espasyo, ay naging posible na lumayo mula sa mekanikal na representasyon ng eter. Sa lumang pananaw, ang konsepto ng eter bilang isang uri ng daluyan na nagpapaliwanag sa paglipat ng pagkilos ng pakikipag-ugnay ng mga puwersa ay pinabulaanan kapwa sa pamamagitan ng mga eksperimento ni Michelson sa pagsukat ng bilis ng liwanag, at, pangunahin, ng teorya ng relativity ni Einstein. Sa pamamagitan ng mga patlang, naging posible na ilarawan ang mga pisikal na pakikipag-ugnayan, kung saan, sa katunayan, ang mga katangiang karaniwan para sa iba't ibang uri ng mga patlang ay nabuo, na pinag-uusapan natin dito. Totoo, dapat tandaan na ngayon ang ideya ng eter ay bahagyang muling binuhay ng ilang mga siyentipiko batay sa konsepto ng pisikal na vacuum.
Kaya pagkatapos ng mekanikal na larawan, isang bago sa oras na iyon ang electromagnetic na larawan ng mundo ay nabuo. Maaari itong ituring bilang intermediate na may kaugnayan sa modernong natural na agham. Napansin namin ang ilang pangkalahatang katangian ng paradigm na ito. Dahil kasama nito hindi lamang ang mga ideya tungkol sa mga patlang, kundi pati na rin ang mga bagong data na lumitaw sa oras na iyon tungkol sa mga electron, photon, ang nuclear model ng atom, ang mga batas ng kemikal na istraktura ng mga sangkap at ang pag-aayos ng mga elemento sa periodic system ng Mendeleev , at ilang iba pang mga resulta sa landas ng pag-unawa sa kalikasan, kung gayon, siyempre, ang konseptong ito ay kasama rin ang mga ideya ng quantum mechanics at ang teorya ng relativity, na tatalakayin sa ibang pagkakataon.
Ang pangunahing bagay sa representasyong ito ay ang kakayahang ilarawan ang isang malaking bilang ng mga phenomena batay sa konsepto ng isang larangan. Ito ay itinatag, sa kaibahan sa mekanikal na larawan, na ang bagay ay umiiral hindi lamang sa anyo ng bagay, kundi pati na rin sa anyo ng isang larangan. Ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic sa batayan ng mga representasyon ng alon ay lubos na may kumpiyansa na naglalarawan hindi lamang sa mga electric at magnetic field, kundi pati na rin sa optical, chemical, thermal at mechanical phenomena. Ang pamamaraan ng field na representasyon ng bagay ay maaari ding gamitin upang maunawaan ang mga patlang na may kakaibang kalikasan. Ang mga pagtatangka ay ginawa upang iugnay ang corpuscular nature ng micro-objects sa wave nature ng mga proseso. Napag-alaman na ang "carrier" ng interaksyon ng electromagnetic field ay isang photon, na sumusunod na sa mga batas ng quantum mechanics. Ang mga pagtatangka ay ginagawa upang mahanap ang graviton bilang isang carrier ng gravitational field.
Gayunpaman, sa kabila ng makabuluhang pag-unlad sa kaalaman ng mundo sa paligid natin, ang electromagnetic na larawan ay hindi malaya sa mga pagkukulang. Kaya, hindi nito isinasaalang-alang ang mga probabilistikong diskarte, sa esensya, ang mga probabilistikong regularidad ay hindi kinikilala bilang pangunahing, ang deterministikong diskarte ni Newton sa paglalarawan ng mga indibidwal na particle at ang matibay na hindi kalabuan ng sanhi-at-epekto na mga relasyon (na ngayon ay pinagtatalunan ng synergetics) ay napanatili , ang mga pakikipag-ugnayang nuklear at ang kanilang mga larangan ay ipinaliwanag hindi lamang sa pamamagitan ng mga pakikipag-ugnayang electromagnetic sa pagitan ng mga naka-charge na particle. Sa pangkalahatan, ang sitwasyong ito ay naiintindihan at nauunawaan, dahil ang bawat pagtagos sa likas na katangian ng mga bagay ay nagpapalalim sa ating mga ideya at nangangailangan ng paglikha ng mga bagong sapat na pisikal na mga modelo.
Si M. Faraday ay pumasok sa agham dahil lamang sa kanyang talento at kasipagan sa pag-aaral sa sarili. Mula sa isang mahirap na pamilya, nagtrabaho siya sa isang bookbinding workshop, kung saan nakilala niya ang mga gawa ng mga siyentipiko at pilosopo. Ang sikat na English physicist na si G. Davy (1778-1829), na nag-ambag sa pagpasok ni M. Faraday sa siyentipikong komunidad, ay minsang nagsabi na ang kanyang pinakadakilang tagumpay sa agham ay ang "pagtuklas" ni M. Faraday sa kanya. Inimbento ni M. Faraday ang isang de-koryenteng motor at isang de-koryenteng generator, iyon ay, mga makina para sa paggawa ng kuryente. Siya ang nagmamay-ari ng ideya na ang elektrisidad ay may iisang pisikal na katangian, ibig sabihin, anuman ang paraan ng pagkuha nito: sa pamamagitan ng paggalaw ng isang magnet o ang pagpasa ng mga particle na may kuryente sa isang conductor. Upang ipaliwanag ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga singil sa kuryente sa isang distansya, ipinakilala ni M. Faraday ang konsepto ng isang pisikal na larangan. pisikal na larangan naisip niya ito bilang isang pag-aari ng espasyo mismo sa paligid ng isang de-koryenteng katawan upang magkaroon ng pisikal na epekto sa isa pang naka-charge na katawan na inilagay sa espasyong ito. Sa tulong ng mga particle ng metal, ipinakita niya ang lokasyon at presensya ng mga puwersa na kumikilos sa espasyo sa paligid ng magnet (magnetic forces) at isang electric charged body (electric). Binalangkas ni M. Faraday ang kanyang mga ideya tungkol sa pisikal na larangan sa isang liham ng testamentaryo, na binuksan lamang noong 1938 sa presensya ng mga miyembro ng Royal Society of London. Sa liham na ito, natuklasan na si M. Faraday ay nagmamay-ari ng isang pamamaraan para sa pag-aaral ng mga katangian ng larangan, at sa kanyang teorya, ang mga electromagnetic wave ay nagpapalaganap sa isang may hangganan na bilis. Ang mga dahilan kung bakit inilagay niya ang kanyang mga ideya tungkol sa pisikal na larangan sa anyo ng isang liham ng testamentaryo ay maaaring ang mga sumusunod. Ang mga kinatawan ng pisikal na paaralan ng Pransya ay humingi sa kanya ng isang teoretikal na patunay ng koneksyon sa pagitan ng mga puwersang elektrikal at magnetic. Bilang karagdagan, ang konsepto ng isang pisikal na patlang, ayon kay M. Faraday, ay nangangahulugan na ang pagpapalaganap ng mga puwersang elektrikal at magnetic ay patuloy na isinasagawa mula sa isang punto ng patlang patungo sa isa pa at, samakatuwid, ang mga puwersang ito ay may katangian ng maikling saklaw. pwersa, at hindi pangmatagalan, gaya ng pinaniniwalaan ni S. Coulomb. May isa pang mabungang ideya si M. Faraday. Sa pag-aaral ng mga katangian ng electrolytes, natuklasan niya na ang electric charge ng mga particle na bumubuo ng kuryente ay hindi fractional. Ang ideyang ito ay nakumpirma na
pagpapasiya ng singil ng elektron na nasa katapusan na ng ika-19 na siglo.
Teorya ng electromagnetic forces D. Maxwell
Tulad ng I. Newton, ibinigay ni D. Maxwell ang lahat ng mga resulta ng pag-aaral ng mga elektrikal at magnetic na pwersa ng isang teoretikal na anyo. Nangyari ito noong 70s ng XIX century. Binabalangkas niya ang kanyang teorya batay sa mga batas ng koneksyon sa pagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga puwersang elektrikal at magnetic, ang nilalaman nito ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:
1. Anumang electric current ay nag-uudyok o lumilikha ng magnetic field sa espasyong nakapalibot dito. Ang isang pare-parehong electric current ay lumilikha ng isang palaging magnetic field. Ngunit ang isang pare-pareho ang magnetic field (fixed magnet) ay hindi maaaring lumikha ng isang electric field sa lahat (ni pare-pareho o variable).
2. Ang nagreresultang alternating magnetic field ay lumilikha ng alternating electric field, na, naman, ay lumilikha ng alternating magnetic field,
3. Ang mga linya ng puwersa ng electric field ay sarado sa electric charges.
4. Ang mga linya ng puwersa ng magnetic field ay sarado sa kanilang sarili at hindi nagtatapos, ibig sabihin, ang mga magnetic charge ay hindi umiiral sa kalikasan.
Sa mga equation ng D. Maxwell, mayroong ilang pare-parehong halaga C, na nagpapahiwatig na ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave sa isang pisikal na larangan ay may hangganan at tumutugma sa bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa vacuum, katumbas ng 300 libong km / s .
Mga pangunahing konsepto at prinsipyo ng electromagnetism.
Ang teorya ni D. Maxwell ay napansin ng ilang mga siyentipiko na may malaking pagdududa. Halimbawa, si G. Helmholtz (1821-1894) ay sumunod sa punto ng view ayon sa kung saan ang kuryente ay isang "walang timbang na likido" na nagpapalaganap sa isang walang katapusang bilis. Sa kanyang kahilingan G. Hertz (1857-
1894) ay nakikibahagi sa isang eksperimento na nagpapatunay ng tuluy-tuloy na katangian ng kuryente.
Sa oras na ito, ipinakita ng O. Fresnel (1788-1827) na ang liwanag ay hindi nagpapalaganap bilang paayon, ngunit bilang mga transverse wave. Noong 1887, nagawa ni G. Hertz na bumuo ng isang eksperimento. Ang liwanag sa espasyo sa pagitan ng mga singil ng kuryente ay pinalaganap sa mga transverse wave sa bilis na 300,000 km/s. Pinahintulutan siya nitong sabihin na ang kanyang eksperimento ay nag-aalis ng mga pagdududa tungkol sa pagkakakilanlan ng liwanag, thermal radiation at wave electromagnetic motion.
Ang eksperimentong ito ay naging batayan para sa paglikha ng isang electromagnetic na pisikal na larawan ng mundo, ang isa sa mga sumusunod ay si G. Helmholtz. Naniniwala siya na ang lahat ng pisikal na puwersa na nangingibabaw sa kalikasan ay dapat ipaliwanag batay sa pagkahumaling at pagtanggi. Gayunpaman, ang paglikha ng isang electromagnetic na larawan ng mundo ay nahaharap sa mga paghihirap.
1. Ang pangunahing konsepto ng mekanika ni Galileo - Newton ay ang konsepto ng bagay,
pagkakaroon ng masa, ngunit ito ay naka-out na ang sangkap ay maaaring magkaroon ng singil.
Ang singil ay isang pisikal na pag-aari ng isang sangkap upang lumikha ng isang pisikal na larangan sa paligid nito, na may pisikal na epekto sa iba pang mga katawan na sinisingil, mga sangkap (attraction, repulsion).
2. Ang singil at masa ng isang sangkap ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga halaga, iyon ay, sila ay mga discrete na dami. Kasabay nito, ang konsepto ng isang pisikal na larangan ay nagpapahiwatig ng paglipat ng pisikal na pakikipag-ugnayan nang tuluy-tuloy mula sa isa sa mga punto nito patungo sa isa pa. Nangangahulugan ito na ang mga electric at magnetic na pwersa ay mga short-range na pwersa, dahil walang bakanteng espasyo sa pisikal na larangan na hindi napupuno ng mga electromagnetic wave.
3. Sa mekanika ng Galileo - Newton, posible ang isang walang katapusang mataas na bilis
physical interaction, nakasaad din dito na electromagnetic
Ang mga alon ay nagpapalaganap sa isang mataas ngunit may hangganan na bilis.
4. Bakit ang puwersa ng gravity at ang puwersa ng electromagnetic na interaksyon ay kumikilos nang independyente sa isa't isa? Habang lumalayo ka sa Earth, ang puwersa ng gravity ay bumababa, humihina, at ang mga electromagnetic signal ay kumikilos sa spacecraft sa eksaktong parehong paraan tulad ng sa Earth. Noong ika-19 na siglo ang isang pantay na nakakumbinsi na halimbawa ay maaaring ibigay nang walang sasakyang pangalangaang.
5. Pagbubukas noong 1902 P. Lebedev (1866-1912) - propesor sa Moscow University - ng magaan na presyon ay nagpalala sa tanong ng pisikal na katangian ng liwanag: ito ba ay isang stream ng mga particle o mga electromagnetic wave lamang ng isang tiyak na haba? Ang presyon, bilang isang pisikal na kababalaghan, ay nauugnay sa konsepto ng bagay, na may discreteness - mas tiyak. Kaya, ang presyon ng liwanag ay nagpatotoo sa discrete na katangian ng liwanag bilang isang stream ng mga particle.
6. Ang pagkakatulad ng pagbaba ng gravitational at electromagnetic forces - ayon sa batas
"inversely proportional sa parisukat ng distansya" - itinaas ang isang lehitimong tanong: bakit ang parisukat ng distansya, at, halimbawa, hindi isang kubo? Ang ilang mga siyentipiko ay nagsimulang magsalita tungkol sa electromagnetic field bilang isa sa mga estado ng "ether" na pumupuno sa espasyo sa pagitan ng mga planeta at mga bituin.
Ang lahat ng mga paghihirap na ito ay dahil sa kakulangan ng kaalaman tungkol sa istruktura ng atom noong panahong iyon, ngunit tama si M. Faraday nang sinabi niya na nang hindi alam kung paano nakaayos ang atom, maaari nating pag-aralan ang mga phenomena kung saan ipinahayag ang pisikal na katangian nito. . Sa katunayan, ang mga electromagnetic wave ay nagdadala ng makabuluhang impormasyon tungkol sa mga prosesong nagaganap sa loob ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal at mga molekula ng bagay. Nagbibigay sila ng impormasyon tungkol sa malayong nakaraan at kasalukuyan ng Uniberso: tungkol sa temperatura ng mga cosmic na katawan, ang kanilang kemikal na komposisyon, distansya sa kanila, atbp.
7. Ang sumusunod na sukat ng mga electromagnetic wave ay kasalukuyang ginagamit:
mga radio wave na may wavelength mula 104 hanggang 10 -3 m;
infrared waves - mula 10-3 hanggang 810-7 m;
nakikitang liwanag - mula 8 10-7 hanggang 4 10-7 m;
ultraviolet waves - mula 4 10-7 hanggang 10-8 m;
x-ray waves (beams) - mula 10-8 hanggang 10-11 m;
gamma radiation - mula 10-11 hanggang 10-13 m.
8. Tulad ng para sa mga praktikal na aspeto ng pag-aaral ng mga electric at magnetic forces, ito ay isinagawa noong ika-19 na siglo. sa mabilis na bilis: ang unang linya ng telegrapo sa pagitan ng mga lungsod (1844), ang paglalagay ng unang transatlantic cable (1866), telepono (1876), incandescent lamp (1879), radio receiver (1895).
Ang pinakamababang bahagi ng electromagnetic energy ay photon. Ito ang pinakamaliit na hindi mahahati na dami ng electromagnetic radiation.
Ang pakiramdam ng simula ng XXI century. ay ang paglikha ng mga siyentipikong Ruso mula sa lungsod ng Troitsk (rehiyon ng Moscow) ng isang polimer mula sa mga atomo ng carbon, na may mga katangian ng isang magnet. Sa pangkalahatan ay pinaniniwalaan na ang pagkakaroon ng mga metal sa isang sangkap ay may pananagutan para sa mga magnetic na katangian. Ang pagsubok sa polymer na ito para sa metallicity ay nagpakita na hindi ito naglalaman ng presensya ng mga metal.
Pisikal na larangan
Rehiyon space , kung saan ang pisikal, mapagkakatiwalaang nakarehistro at tumpak na nasusukat na pwersa ay nagpapakita ng kanilang mga sarili, ay tinatawag na pisikal na larangan. Sa loob ng balangkas ng modernong pisika, apat na uri ng mga ito ang isinasaalang-alang: gravitational(tingnan dito); malakas na pakikipag-ugnayan(tingnan dito) - nuclear; mahinang pakikipag-ugnayan(tingnan dito) at electromagnetic(tingnan dito) - magnetic at electric. Mula sa isang quantum point of view mga teorya ang pakikipag-ugnayan ng mga materyal na bagay sa malayo ay sinisiguro ng kanilang pagpapalitan sa isa't isa dami mga field na katangian ng bawat isa sa mga nakalistang pakikipag-ugnayan. Ang mga katangian ng alinman sa mga pisikal na patlang ay inilarawan sa pamamagitan ng mahigpit na mga expression sa matematika.
Sa nakalipas na ilang dekada, ang mga physicist ay hindi tumigil sa pagsisikap na lumikha ng isang pangkalahatan, pinag-isang teorya ng larangan. Inaasahan na ilalarawan niya ang lahat ng mga larangang ito bilang magkakaibang mga pagpapakita ng isa - "iisang pisikal na larangan".
Walang mga teoretikal o pang-eksperimentong batayan para sa pagpapalagay ng pagkakaroon ng anumang iba pang larangan ng puwersa maliban sa mga nakalista sa itaas.
gravitational
Ang gravitational field ay nagpapakita ng sarili bilang isang puwersang impluwensya sa bawat isa ng anumang pisikal na bagay. Ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng gravitational ay direktang proporsyonal sa kanilang mga masa at baligtad na proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga ito na nakataas sa pangalawang kapangyarihan. Ito ay binibilang Batas ni Newton . Lumilitaw ang mga puwersa ng gravitational sa anumang distansya sa pagitan ng mga bagay.
dami Ang mga larangan ng pakikipag-ugnayan ng gravitational ay mga graviton. Ang kanilang rest mass ay zero. Sa kabila ng katotohanan na hindi pa sila natuklasan sa isang malayang estado, ang pangangailangan ng pagkakaroon ng mga graviton ay sumusunod mula sa pinaka-pangkalahatang teoretikal na lugar at walang pag-aalinlangan.
Malaki ang papel ng gravitational field sa karamihan ng mga proseso sa panahon sansinukob .
Sa likas na katangian ng gravitational field, tingnan din Relativity theory, pangkalahatan .
malakas na pakikipag-ugnayan (nuklear)
Ang larangan ng malakas na pakikipag-ugnayan ay nagpapakita ng sarili bilang isang puwersang impluwensya sa mga nucleon - mga elementarya na particle na bumubuo sa atomic nuclei. Nagagawa nitong pagsamahin ang mga proton na may parehong mga singil sa kuryente, i.e. pagtagumpayan ang mga de-koryenteng pwersa ng kanilang pagtataboy.
Ang kaakit-akit na puwersa na nauugnay sa larangan na ito ay inversely proportional sa distansya sa pagitan ng mga nucleon na nakataas sa ika-apat na kapangyarihan, i.e. ito ay epektibo lamang sa maikling distansya. Sa mga distansyang mas mababa sa 10 -15 metro sa pagitan ng mga particle, ang larangan ng malakas na pakikipag-ugnayan ay sampung beses na mas malakas kaysa sa electric field.
dami Ang mga larangan ng malakas na pakikipag-ugnayan ay elementarya na mga particle - gluon. Ang karaniwang buhay ng isang gluon ay mga 10 -23 segundo.
Ang pagkilos ng larangan ng malakas na pakikipag-ugnayan ay mahalaga din para sa mga macroprocesses habang sansinukob, kung dahil lamang kung wala ang larangang ito, ang nuclei ng mga atomo, at samakatuwid ang mga atomo mismo, ay hindi maaaring umiral.
mahinang pakikipag-ugnayan
Ang larangan ng mahinang pakikipag-ugnayan - ang pakikipag-ugnayan ng mahinang alon - ay nagpapakita ng sarili sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga elementarya na particle sa mga distansyang 10 -18 metro sa pagitan nila.
dami Ang mga larangan ng mahinang pakikipag-ugnayan ay mga elementarya na particle - mga intermediate boson. Ang karaniwang buhay ng isang intermediate boson ay humigit-kumulang 10 -25 segundo.
Bilang bahagi ng pagtatangka upang bumuo ng isang pinag-isang mga teorya mga patlang Napatunayan na ngayon na ang larangan ng mahinang pakikipag-ugnayan at electromagnetic(tingnan dito) ang patlang ay maaaring ilarawan nang magkasama, at samakatuwid ay may kaugnay na kalikasan.
Ang impluwensya ng larangan ng mahinang pakikipag-ugnayan ay gumaganap ng papel nito sa antas ng mga proseso ng pagkabulok at pagsilang ng mga elementong elementarya, kung wala ito Sansinukob hindi maaaring umiral sa kasalukuyang anyo nito. Ang pisikal na larangan na ito ay gumanap ng isang espesyal na papel sa unang panahon Big Bang .
electromagnetic
Ang electromagnetic field ay nagpapakita ng sarili sa pakikipag-ugnayan ng mga singil sa kuryente, nagpapahinga - isang electric field - o gumagalaw - isang magnetic field. Ito ay matatagpuan sa anumang distansya sa pagitan ng mga naka-charge na katawan. dami Ang mga larangan ng pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay mga photon. Ang kanilang rest mass ay zero.
Ang electric field ay nagpapakita ng sarili bilang isang puwersang impluwensya sa bawat isa ng mga bagay na may isang tiyak na ari-arian na tinatawag na electric charge. Ang likas na katangian ng mga singil sa kuryente ay hindi alam, ngunit ang kanilang mga halaga ay mga parameter ng sukatan ng pakikipag-ugnayan sa tinukoy na ari-arian, i.e. sinisingil na mga pormasyon.
Ang mga carrier ng pinakamababang halaga ng singil ay mga electron - mayroon silang negatibong singil, mga proton - mayroon silang positibong singil - at ilang iba pa, napakaikli ang buhay, elementarya na mga particle. Ang mga pisikal na bagay ay nakakakuha ng isang positibong singil sa kuryente kapag ang bilang ng mga proton na nakapaloob sa mga ito ay lumampas sa mga electron, o - sa kabaligtaran na kaso - isang negatibong singil.
Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga naka-charge na pisikal na bagay, kabilang ang mga elementarya, ay direktang proporsyonal sa kanilang mga singil sa kuryente at inversely proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga ito na nakataas sa pangalawang kapangyarihan. Ito ay inilarawan sa dami ng batas ni Coulomb. Ang mga bagay na may parehong singil ay nagtataboy sa isa't isa, at ang mga bagay na may magkasalungat na singil ay umaakit sa isa't isa.
Ang magnetic field ay nagpapakita ng sarili bilang isang puwersang impluwensya sa bawat isa ng mga katawan o mga pormasyon, halimbawa, plasma, na may mga magnetic na katangian. Ang mga pag-aari na ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga electric current na dumadaloy sa kanila - ang iniutos na paggalaw ng mga electric charge carrier. Ang mga parameter ng sukatan ng pakikipag-ugnayan ay ang mga intensity ng kasalukuyang mga electric current, na tinutukoy ng bilang ng mga electric charge na inilipat bawat unit oras sa pamamagitan ng mga cross section ng mga konduktor. Ang mga permanenteng magnet ay may utang din sa kanilang epekto sa panloob na singsing na molekular na alon na lumabas sa kanila. Kaya, ang mga puwersa ng magnetic ay likas na elektrikal. Ang intensity ng magnetic interaction ng mga bagay - magnetic induction - ay direktang proporsyonal sa intensity ng mga electric current na dumadaloy sa kanila at inversely proportional sa distansya sa pagitan ng mga ito na nakataas sa pangalawang kapangyarihan. Inilalarawan ito ng batas ng Biot-Savart-Laplace.
Ang electromagnetic field ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa anumang proseso na nagaganap sa panahon sansinukob kasama plasma .
Field (physics)
Ang pisikal na larangan, samakatuwid, ay maaaring ilarawan bilang isang distributed dynamic na sistema na may walang katapusang bilang ng mga antas ng kalayaan.
Ang papel ng field variable para sa mga pangunahing field ay kadalasang ginagampanan ng potensyal (scalar, vector, tensor), minsan sa pamamagitan ng quantity na tinatawag na field strength. (Para sa quantized field, sa isang tiyak na kahulugan, ang kaukulang operator ay isa ring generalization ng classical na konsepto ng isang field variable).
Gayundin patlang sa pisika tinatawag nila ang isang pisikal na dami, na itinuturing na depende sa lugar, bilang isang kumpletong hanay ng mga pangkalahatang nagsasalita ng iba't ibang mga halaga para sa lahat ng mga punto ng ilang pinahabang tuluy-tuloy na katawan - isang tuluy-tuloy na daluyan, na naglalarawan sa kabuuan nito ang estado o paggalaw ng pinalawak na ito. katawan. Ang isang halimbawa ng naturang larangan ay
- temperatura (sa pangkalahatan, naiiba sa iba't ibang mga punto, pati na rin sa iba't ibang oras) sa ilang medium (halimbawa, sa isang kristal, likido o gas) - isang (scalar) na field ng temperatura,
- ang bilis ng lahat ng elemento ng isang tiyak na dami ng likido ay isang vector field ng mga bilis,
- vector field ng mga displacement at tensor field ng mga stress sa panahon ng pagpapapangit ng isang nababanat na katawan.
Ang modernong konsepto ng pisikal na larangan ay lumago mula sa ideya ng isang electromagnetic field, unang natanto sa isang pisikal na konkreto at medyo malapit sa modernong anyo ni Faraday, mathematically pare-parehong ipinatupad ni Maxwell - sa simula ay gumagamit ng isang mekanikal na modelo ng isang hypothetical tuluy-tuloy na medium - eter, ngunit pagkatapos ay lumampas sa paggamit ng isang mekanikal na modelo.
Mga pangunahing larangan
Kabilang sa mga patlang sa pisika, ang tinatawag na mga pangunahing ay nakikilala. Ito ang mga patlang na, ayon sa paradigma ng larangan ng modernong pisika, ay bumubuo ng batayan ng pisikal na larawan ng mundo, lahat ng iba pang larangan at pakikipag-ugnayan ay nagmula sa kanila. Kabilang sa mga ito ang dalawang pangunahing klase ng mga field na nakikipag-ugnayan sa isa't isa:
- pangunahing fermion field, pangunahing kumakatawan sa pisikal na batayan para sa paglalarawan ng bagay,
- pangunahing mga bosonic field (kabilang ang gravitational, na isang tensor gauge field), na isang extension at pagbuo ng konsepto ng Maxwellian electromagnetic at Newtonian gravitational field; ang teorya ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan ay itinayo sa kanila.
Mayroong mga teorya (halimbawa, teorya ng string, iba't ibang teorya ng pag-iisa) kung saan ang papel ng mga pangunahing larangan ay inookupahan ng ilang iba pa, kahit na mas pundamental mula sa punto ng view ng mga teorya, larangan o bagay na ito (at lumilitaw ang kasalukuyang mga pangunahing larangan. o dapat na lumitaw sa mga teoryang ito sa ilang pagtatantya bilang isang "phenomenological" na kahihinatnan). Gayunpaman, ang mga naturang teorya ay hindi pa sapat na nakumpirma o karaniwang tinatanggap.
Kwento
Sa kasaysayan, kabilang sa mga pangunahing larangan, ang mga patlang na responsable para sa electromagnetic (electric at magnetic field, pagkatapos ay pinagsama sa isang electromagnetic field) at pakikipag-ugnayan ng gravitational ay unang natuklasan (eksaktong bilang mga pisikal na larangan). Ang mga larangang ito ay natuklasan at pinag-aralan nang may sapat na detalye sa klasikal na pisika. Sa una, ang mga patlang na ito (sa loob ng balangkas ng Newtonian theory of gravitation, electrostatics at magnetostatics) ay hinanap ang karamihan sa mga physicist sa halip bilang mga pormal na bagay sa matematika na ipinakilala para sa pormal na kaginhawahan, at hindi bilang isang ganap na pisikal na katotohanan, sa kabila ng mga pagtatangka sa isang mas malalim na pisikal na pag-unawa. , na, gayunpaman, ay nanatiling malabo o hindi namumunga ng napakalaking bunga. Ngunit simula sa Faraday at Maxwell, ang diskarte sa larangan (sa kasong ito, sa electromagnetic field) bilang isang ganap na makabuluhang pisikal na katotohanan ay nagsimulang ilapat nang sistematiko at napakabunga, kabilang ang isang makabuluhang tagumpay sa matematikal na pagbabalangkas ng mga ideyang ito.
Sa kabilang banda, sa pag-unlad ng quantum mechanics, naging mas malinaw na ang matter (particle) ay may mga katangian na theoretically inherent sa mga field.
Kasalukuyang estado
Kaya, ito ay naka-out na ang pisikal na larawan ng mundo ay maaaring mabawasan sa pundasyon nito sa quantized na mga patlang at ang kanilang pakikipag-ugnayan.
Sa ilang lawak, higit sa lahat sa loob ng balangkas ng pormalismo ng pagsasama ng landas at mga diagram ng Feynman, ang kabaligtaran na paggalaw ay naganap din: ang mga patlang ay maaaring katawanin sa isang kapansin-pansing lawak bilang halos mga klasikal na particle (mas tiyak, bilang isang superposisyon ng isang walang katapusang bilang ng halos klasikal mga particle na gumagalaw kasama ang lahat ng naiisip na tilapon), at ang pakikipag-ugnayan ng mga patlang sa isa't isa - bilang ang kapanganakan at pagsipsip ng bawat isa sa pamamagitan ng mga particle (kasama rin ang isang superposisyon ng lahat ng naiisip na mga variant ng naturang). At kahit na ang diskarte na ito ay napakaganda, maginhawa at nagbibigay-daan sa maraming paraan upang sikolohikal na bumalik sa ideya ng isang butil bilang isang magandang lumang klasikal na particle na may isang mahusay na tinukoy na tilapon, gayunpaman ay hindi nito maaaring kanselahin ang field view ng mga bagay at hindi kahit na isang ganap na simetriko na alternatibo dito. (at samakatuwid ito ay mas malapit pa rin sa isang maganda, sikolohikal at praktikal na maginhawa, ngunit isang pormal na aparato pa rin, kaysa sa isang ganap na independiyenteng konsepto). Mayroong dalawang pangunahing punto dito:
- ang superposition procedure ay hindi "pisikal" na maipaliwanag sa mga tuntunin ng tunay na klasikal na mga particle, ito dinagdag lang sa isang halos klasikal na "corpuscular" na larawan, hindi ang pagiging organikong elemento nito; sa parehong oras, mula sa field point of view, ang superposisyon na ito ay may malinaw at natural na interpretasyon;
- ang partikulo mismo, na gumagalaw sa isang hiwalay na tilapon sa pormalismo ng integral na landas, bagama't halos kapareho sa klasikal, ay hindi pa rin ganap na klasikal: sa karaniwang klasikal na paggalaw sa isang tiyak na tilapon na may tiyak na momentum at coordinate sa bawat partikular na sandali , kahit na para sa isa ang tanging tilapon - kailangang idagdag ng isa ang konsepto ng isang yugto (iyon ay, ilang pag-aari ng alon), na ganap na dayuhan sa diskarteng ito sa dalisay nitong anyo, at sa sandaling ito (bagaman ito ay talagang nabawasan sa isang minimum at medyo madali na huwag isipin ito) ay wala ring anumang organikong panloob na interpretasyon; at sa loob ng balangkas ng karaniwang diskarte sa larangan, ang gayong interpretasyon ay muling umiiral, at muli itong organiko.
Kaya, maaari nating tapusin na ang diskarte sa pagsasama ng landas ay, bagama't napaka-sikolohikal na maginhawa (pagkatapos ng lahat, sabihin nating, ang isang puntong particle na may tatlong antas ng kalayaan ay mas simple kaysa sa walang katapusang-dimensional na larangan na naglalarawan dito) at napatunayang praktikal na produktibo, ngunit tiyak pa rin repormasyon, kahit na medyo radikal, konsepto ng larangan, at hindi ang kahalili nito.
At kahit na sa mga salita sa wikang ito ang lahat ay mukhang napaka "corpuscular" (halimbawa: "ang pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na mga particle ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagpapalitan ng isa pang particle - ang carrier ng pakikipag-ugnayan" o "ang mutual na pagtanggi ng dalawang electron ay dahil sa palitan ng isang virtual photon sa pagitan nila"), gayunpaman, sa likod nito ay ang mga tipikal na realidad sa larangan, tulad ng pagpapalaganap ng mga alon, kahit na medyo nakatago para sa paglikha ng isang epektibong pamamaraan ng pagkalkula, at sa maraming aspeto ay nagbibigay ng karagdagang mga pagkakataon para sa husay na pag-unawa.
Listahan ng mga pangunahing patlang
Ang higit pang kakaiba (halimbawa, Lorentz-non-invariant - lumalabag sa prinsipyo ng relativity) na mga patlang (sa kabila ng katotohanan na ang mga ito ay abstract-theoretically medyo naiisip) sa modernong pisika ay maaaring maiugnay sa pagtayo nang medyo malayo sa balangkas ng isang makatwirang pagpapalagay , ibig sabihin, mahigpit na pagsasalita, hindi sila itinuturing kahit na hypothetical.
Tradisyonal na paggamit ng termino patlang
Tingnan din
Mga Tala
- Hadron (Hadron Matter)
- Baryon + electron (Baryonic matter)
- Atom, elemento (Kemikal)
- Baryon + electron (Baryonic matter)
- Antimatter
- bagay na neutron
Patlang
- Larangan ng mga puwersang nukleyar
mga patlang ng quantum
Bagay na hindi malinaw na pisikal na katangian
