что есть поле и что есть время?

[Жданок Дмитрий]

Хочу задать нашим почтенным форумофским физикам один давно волнующий меня вопрос. В физике я разбираюсь не очень, не туда у меня так сказать мозги повёрнуты, но на любительском уровне интересуюсь, перечитывая дискуссии по физическим вопросам и пытаясь хоть немного вьехать… Так что, как часто говорят, не пинайте ногами.
Так вот. Не будем брать гравитационное поле, слишком уж оно сложно, а возьмём любое другое, скажем, магнитное. Как я себе представляю, если мы возьмём ферромагнетик, спины электронов ориентированны в одном направлении, появляется это самое поле. Его увидеть нельзя, можно лишь по взаимодействию обнаружить. А из чего это поле-то сделано? Частицы или что? Понятно, что одна из форм существования материи, но каким образом влияет на вещество, есть ли какие-либо посредники, передатчики воздействия? Очень неясен для меня этот вопрос, буду признателен за обьяснения.

[ing]

Здравствуйте. Впервые понятие поля появилось при описании распределения свойств среды в гидродинамике. По сути это математическое представление давления, плотности, векторов скоростей и ускорений и т. д. в F(координат, времени). В ходе формирования современых представлений для электрических, магнитных, гравитационных и междуядерных взаимодействий моделей соответствующих сред создать не удалось, но созданый математический формализм оказался очень удобен.  Более того используя формализм написаный для среды говорят, что поле распространяется и передает свои свойства через пустоту. Иногда говорят о поле как об особой форме существования материи, но по сути "хрен не слаще редьки" такое поле лишено структуры и носителя. ing

[Alex P]

Иногда говорят о поле как об особой форме существования материи, но по сути "хрен не слаще редьки" такое поле лишено структуры и носителя. ing

 В ответе чувствуется тоска по такому простому и понятному мировому эфиру. Но природа видимо устроена гораздо хитрее и попытка вернуть эфир в физику представляется мне абсолютно бесперспективной.

 

[Igvas]

Понятно, что одна из форм существования материи, но каким образом влияет на вещество, есть ли какие-либо посредники, передатчики воздействия?

Согласно "официальной" современной теории, в природе существует только 4 вида взаимодействий:
1) гравитационное (калибровочные частицы - гравитоны);
2) электромагнитное (калибровочные частицы - фотоны);
3) сильное ядерное (калибровочные частицы - глюоны; "ответственно" за кварковый конфайнмент, стабильность нуклонов);
4) слабое ядерное (калибровочные частицы - промежуточные векторные бозоны; "ответственно" за стабильность ядер, радиоактивный распад).

Существует модель Вайнберга - Глэшоу - Салама, в которой  электомагнитное и слабое ядерное взаимодействие удалось объединить в одно электрослабое взаимодействие.

[Жданок Дмитрий]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…
Возьмём, допустим, источник поля в вакууме и приёмник поля. Взаимодействие через пустоту?.. В голове не укладывается, вы уж извините… Не говорит ли такая бесструктурность поля о какой-то единой связи всей материи во Вселенной?

[ing]

Добрый вечер. Бесструктурным является только мат. модель поля и отождествлять ее с реальным физическим объектом не следует (хотя иногда очень хочется). Если говорить вакууме как среде распространения полей и существования материи то на сегодня общепринятой модели нет, даже последователи Эйнштейна разрабатывают такую модель "вакуума наделенного физическими, но не механическими свойствами" правда лишенного какой бы то нибыло структуры. Если интересно посмотрите материалы связанные с именами Ацюковского или Рыкова, два полюса в идеологии структурированного физического вакуума, эти люди предпочитают старый термин "эфир". ing

[Жданок Дмитрий]

Большое спасибо за помощь, будем изучать литературу!

[Alex P]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…

Так ты полагаешь, что излучение не поле?

[Alex P]

Добрый вечер. Бесструктурным является только мат. модель поля и отождествлять ее с реальным физическим объектом не следует (хотя иногда очень хочется). Если говорить вакууме как среде распространения полей и существования материи то на сегодня общепринятой модели нет, даже последователи Эйнштейна разрабатывают такую модель "вакуума наделенного физическими, но не механическими свойствами" правда лишенного какой бы то нибыло структуры.

 А какой структурой по твоему должен быть наделен вакуум?
Плотностью, температурой, натяжением или еще чем-то? А к примеру поле Хигса для этой цели не подходит?

[bob]

Ing чуточку кривит душой. Впервые о поле заговорили в XVII веке. То есть первые известные человеку поля - гравитация и магнетизм. Параллели с гидродинамикой несжимаемой жидкости впервые обнаружили только в XIX веке. Сразу приняли две концепции поля - близкодействие и дальнодействие. Корпускулярная (ныне квантовая) гипотеза предполагает излучение некоего агента (виртуальных частиц) передающего на расстояние.

[Crio]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…
Возьмём, допустим, источник поля в вакууме и приёмник поля. Взаимодействие через пустоту?.. В голове не укладывается, вы уж извините… Не говорит ли такая бесструктурность поля о какой-то единой связи всей материи во Вселенной?

Эх, как бы это объяснить... Все, что мы имеем в нашем мире- это частицы и силы. Частицы взаимодействуют между собой, между ними действуют силы. Как взаимодействуют между собой две частицы, находящиеся в вакууме? Частица создает вокруг себя силовое поле, которое "чувствует" другая частица. В том-то и дело, что взаимодействие передается не через пустоту, а через нечто материальное, через поле- особый вид материи.
Поле можно свести к частицам (задать и описать поле можно с помощью частиц)- квантам этого поля. Например, для ЭМ поля это фотоны.  Две взаимодействующие частицы взаимодействуют, обмениваясь виртуальными фотонами (не хочу вдаваться в подробности различия обычных частиц, виртуальных, квазичастиц..).  Пространство-то не пустое, оно "наполнено" полями (если, конечно, специально не экранировать от полей какую-то его область). Так что когда Вы говорите про взаимодействие через пустоту, надо помнить, что пустота эта пустая только в смысле отсутствия в ней частиц, но не полей.
Не очень понимаю, что Вы подразумеваете под бесструктурностью поля...

[Жданок Дмитрий]

«Так ты полагаешь, что излучение не поле?»
Электромагнитное поле и излучение взаимопревращаемы, это не одно и тоже.

Под бесструктурностью я имел ввиду отсутствие, или это ещё не нашли, реальной материи, т.е. обычная материя переходит в иное состояние - полевое. Так поле конечно же структурировано.
 

[Alex P]

Электромагнитное поле и излучение взаимопревращаемы, это не одно и тоже.

 Тут я что-то не понял, что ты имеешь ввиду под излучением?
Например свет по твоему электромагнитное поле или излучение?
Или имеется ввиду, что постоянное эм поле нечто совершенно отличное от переменного эм поля?

Под бесструктурностью я имел ввиду отсутствие, или это ещё не нашли, реальной материи, т.е. обычная материя переходит в иное состояние - полевое. Так поле конечно же структурировано.

Если ты полагаешь, что в современной физике скажем электрон более "материален", чем магнитное поле, то ты заблуждаешься.

 P.S.
А с машиной Ньюмана (или Ньюмена ?) ты их здорово уел.

[Жданок Дмитрий]

Что-то совсем я запутался…
Если в какой-то области пространства изменяется магн. поле, вокруг него тут же появится электрическое, так оба поля вместе, следуя друг за другом, рождают электромагнитную волну, т.е. излучение…
Допустим, мы вдвигаем и выдвигаем какой-то магнитный стержень в металлическое кольцо, есть переменное магн. поле, электр. поле – получается эта самая волна? Возникают кванты, переносчики энергии? И какой тогда будет частота этого излучения… Поле (магнитное) у меня ассоциируется с силой, выстраивающей железные опилки по силовым линиям. Мне непонятно, из чего это поле состоять-то будет, из квантов?..

[Stepa]

Вай нот, как говорят французы Из этих самых фотонов. Встретились два ферромагнетика. У одного магнитный момент упорядочен, и у другого. Начали они фотонами обмениваться. Этот обмен и привел к возникновению сил. Но сами атомы не одни, они в кристалле сидят, и магнит большой,а опилки - маленькие . Поэтому опилки перемещаются, а магнит нет.
Захотели, мы, допустим, ленту магнитную перемагнитить. Взали катушечку с переменным током, а, следовательно, с переменным магнитным полем. Опять фотоны полетели  И к катушечке тоже. Но катушечка возбуждается мощным генератором, гораздо мощнее того, что эти обменные фотоны "наобменяют" в катушке. Поэтому лента стирается, а не наоборот. Можно бывло бы про кривую намагничивания сказать, но это уже совсем другая история.

P.S. Частота будет обратной по времени совершения этого выдвигания.Просто очень неудобно дергать что-то большое с радиочастотой (вязкое трение и силы инерции), поэтому обычно электроны в антенне дергают.

[bob]

В середине ХХ века со стороны нескольких крупных физиков (кажется , Вигнер и ещё кто-то), поступило интересное предложение - сформулировать понятие поля, совсем не прибегая к понятию пространства-времени. То есть предположить, что расстояние между предметами - это лишь некоторая функция от прямого взаимодействия фермионов друг с другом, минуя бозонные поля. То есть пространственную протяжённость объявили кажимостью. И проблема дальнодействия зашаталась. Программу до конца так и не довели, столкнувшись с непреодолимыми трудностями. Окончательный результат был ими сформулирован так: в принципе, такое описание возможно, но в известных нам математических конструкциях, оно намного сложнее общепринятого. До сих пор не совсем ясно, что это - неполнота наших методов познания (в том числе самой геометрии), основанных на пространственно-временных представлениях по биологическим причинам, или объективное свойство природы.

[Жданок Дмитрий]

 До сих пор не совсем ясно, что это - неполнота наших методов познания (в том числе самой геометрии), основанных на пространственно-временных представлениях по биологическим причинам, или объективное свойство природы.

Скорее всего первое.

[Alex P]

До сих пор не совсем ясно, что это - неполнота наших методов познания (в том числе самой геометрии), основанных на пространственно-временных представлениях по биологическим причинам, или объективное свойство природы.

Скорее всего первое.

Согдасен с тобой. Главная проблема физики (на мой взгляд)  это - а как вообще формируются пространственно-временные отношения, ведь для квантовых частиц нет очевидных понятий пространство-времени

[Жданок Дмитрий]

Мне  кажется, что время – выдуманная, мнимая величина.Люблю пояснять свою точку зрения на примере. Например, сталкиваются два тела за определённое время. У чёрной дыры время столкновения растёт. Но ведь из-за повышенной гравитации они и двигаются медленнее, т. е. замедление времени сводится к особенностям пространства. Исчисление времени удобно для человека, но природе на это наплевать. Все измеряемые величины, например, длина, масса и т . д., более или менее можно себе представить, а время, интервал между событиями, введено человеком для более понятного истолкования изменений пространственных структур. Так что, как мне кажется, время – чисто субьективная величина. Только вот физика без него не может, поскольку мы не можем абстрагироваться от особенностей своих мозгов…

[Stepa]

Вот здесь я с вами не соглашусь. Время - единственный параметр, который мы умеем измерять с очень высокой точностью, исключая, может быть лишь измерения магнитного потока СКВИДом. Источник-эталон времени намного стабильнее любого эталона длины. Тот же не к месту упомянутый LIGO измеряет удлинение по интерференции, т.е. в качестве эталона выбрана именно частота лазера, а ничто другое.
В природе время имеет гораздо больший смысл, чем длины чего-либо.
Интервал между событиями измеряется гораздо точнее, чем длина, поскольку на атом-эталон, где электрон совершает свои переходы, очень трудно повлиять.  Естественно есть небольшое доплер-уширение, возникающее от теплового движения, но применяя резонаторы и некоторые другие устройства, можно стабилизировать частоту практически к естественной ширине перехода. И порядок уширения нетрудно представить, вспомнив, что 1 эВ=11606 К, а сам переход ~ 10 эВ, и масса атома ~ 1 ГэВ(самый легкий) . Т.е. "в лоб":

dT=1К
dE=1e-4 эВ
dp=sqrt(2*M*(E+dE))-sqrt(2*M*E)=P*dE/(2*E)
dv=v*dE/(2*E)
dl~(dv/c)=v*dE/(2*E*c)
E=kT=k*300 K = 0.025 эВ
v=sqrt(2*1e9*0.025)*3e10/1e9~2e5 см/сек
dl~2e5*1e-4/(2*0.025*3e10)=1.3e-8 см
l ~ 2e-5 см
dl/l ~ 1000.
И это для наилегчайшего атома без резонатора, в газе... Т.е. для реальных приложений это соотношение на много порядков выше.

Время - фундаментальная физическая величина. Гравитационное замедление времени трактуется как "покраснение" фотона, т.е. увеличение периода излучения атомом линии. Т.к. на атом гравитационно повлиять невозможно, то мы делаем вывод о замедлении времени в гравитационном поле.

P.S. Вы говорите, что в сильных гравитационных полях движение замедленно. Ничего подобного! Наоборот, в сильных гравитационных полях градиент поля высок, отсюда ускорения большие и скорости соответственно.
Это наш обывательский опыт, основанный на мускульной силе и опыте по бросанию камней. Конечно, мы будем двигаться медленнее, мы тяжелее, и мускулы чувствуют это потяжеление. Но камень, сброшенный с горы, будет двигаться быстрее, поскольку поле сильнее и ускорение выше. И плюс есть такой аспект: силы трения. Трение пропорционально весу тела, а так как мы связаны с небесным телом силой трения, нам будет хуже, если тяжесть уменьшить. На Луне, например, в теннис поиграть не удастся, даже если мы утяжелим мяч, или увеличим площадку.
Мы можем бегать, прыгать только в результате сил трения с Землей, которая берет "на себя" все разности импульсов, моментов импульсов. И повернуться быстро на Луне не удастся, поскольку сила трения, определяющая скорость поворота, будет мала. Т.е., даже мы будем двигаться медленее именно в слабых полях!
Можно увеличить массу скафандра, но тогда это будет игра экзоскелетов тяжелым мячом. Но и то уже не теннис, поскольку мяч падает медленно, гораздо медленнее, чем на Земле, где сила тяжести выше.  Но это уже другая история...
P.P.S. Эталон длины отталкивается от времени. Это ни о чем не говорит?