поиск по сайту

Понятия взаимодействия, поля и физического вакуума


Согласно рациональному мировоззрению любое событие или явление имеет свою причину. Причина всякого события или явления, происходящего с каким-либо телом, может быть понята как результат воздействия со стороны других тел. Поэтому рациональное объяснение окружающего мира включает в себя вопрос о механизмах взаимодействия материальных объектов. В истории науки можно выделить два подхода к описанию взаимодействия между телами: концепции дальнодействия и близкодействия.

Согласно концепции близкодействия взаимодействие между удаленными друг от друга телами осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью.

Согласно же концепции дальнодействия действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на сколь угодно большие расстояния.

Большинство сил, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, представляют собой силы контактного типа, возникающие при соприкосновении. Мы тянем или толкаем тела, либо же один предмет сталкивается с другим. В древности для людей реальными были только контактные силы. Аристотель, например, был убежден в отсутствии пустоты в мире: движение и взаимодействие возможны потому, что между любыми двумя предметами найдется цепочка тесно прилегающих друг к другу тел, которые передают воздействие друг другу при непосредственном контакте. Аристотель жил в IV в. до н. э. Но и через две тысячи лет, в XVII в., Р. Декарт также полагал, что взаимодействие может происходить только путем давления или удара, т. е. при соприкосновении тел. Таким образом, Аристотель и Декарт были сторонниками концепции близкодействия.

Проблема взаимодействия стала актуальной в физике в XVII-XVIII вв., когда возник вопрос о механизме взаимодействия между удаленными телами. В XVII в. И. Ньютоном был открыт закон всемирного тяготения, согласно которому любые тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Этот закон количественно описывал величину взаимодействия и ее зависимость от массы и расстояния, но ничего не говорил о причинах, из-за которых взаимодействие возникает. Сам Ньютон так высказывался о возможном механизме взаимодействия: «Причину... свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю... Довольно того, что тяготение на самом деле существует, действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения движения всех... тел».

Несмотря на осторожность самого Ньютона, многие ученые в XVIII в. стали истолковывать всемирное тяготение в духе концепции дальнодействия. Действительно, согласно закону всемирного тяготения Земля, Луна, Солнце и вообще все планеты действуют друг на друга определенными силами, несмотря на то что они не соприкасаются друг с другом и между ними нельзя обнаружить какую- либо материальную среду, которая может передавать действие этих сил.

Еще во времена Ньютона гравитационное взаимодействие стали пытаться объяснять с помощью теории эфира. Под эфиром понималась некая особая субстанция, которая передает гравитационную силу на расстояние. Эфир часто представляли невидимым и невесомым желе, в которое погружены все тела. Считалось, что движение тела в эфире вызывает его напряжение и деформацию и благодаря этому осуществляется передача сил другим телам, которые также находятся в эфире. Теория эфира вписывалась в концепцию близкодействия. Ее существенным недостатком было то, что гипотетический эфир никогда никем не наблюдался. В 1880 г. был поставлен знаменитый эксперимент Майкельсона-Морли, по результатам которого был сделан вывод, что эфира не существует.

Приблизительно с середины XIX в. действие сил на расстоянии стали объяснять с помощью концепции поля. В конце XVIII в. Ш. Кулон установил закон для электростатического взаимодействия. Согласно этому закону, сила, действующая между двумя точечными покоящимися зарядами, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти частицы.

Таким образом, закон Кулона устанавливал, что заряженные частицы взаимодействуют друг с другом на расстоянии в пустом пространстве. Однако также встает вопрос о механизме возникновения действующих между ними сил.

Согласно полевой концепции каждый заряд создает вокруг себя нечто, называемое электрическим полем, а действующая на другой заряд сила возникает вследствие его взаимодействия с полем в той точке пространства, где он находится. Таким образом, поле выступает в роли переносчика взаимодействия между заряженными частицами. Это значит, что в современной науке принята концепция близкодействия. В пользу объективного существования поля свидетельствуют следующие факты:

• конечность скорости распространения изменения поля, вызванного изменением его источника;
• наличие энергии в пустом пространстве, заполненном полем, которое может быть зарегистрировано;
• возможность существования поля после исчезновения его источника.

Первоначально концепция поля применялась только для объяснения электромагнитных взаимодействий, в настоящее время концепция поля используется для описания всех типов фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого ядерных.

В частности, согласно современным представлениям, гравитационное взаимодействие объясняют существованием особого поля, которое является переносчиком гравитонов — частиц, ответственных за соответствующее взаимодействие.

Развитие концепции поля привело к переосмыслению понятия вакуум. Ранее вакуум понимали как абсолютную пустоту, как пространство без материи. В настоящее время принято считать, что вакуум — это сложный физический объект, представляющий собой особое состояние поля. В частности, согласно квантовомеханическим представлениям, кванты, являющиеся переносчиками электромагнитных взаимодействий, представляют собой особые виртуальные частицы с нулевой массой покоя, которые могут спонтанно возникать и исчезать в вакууме. В связи с этим вакуум следует понимать как особое состояние электромагнитного поля, характеризующееся низшим (но не нулевым) уровнем напряжения.


Если Вам необходимо написание реферата, курсовой или дипломной работы по данной теме, Вы можете

Позвонить:

Еще из раздела Естествознание

    Самым существенным отличием человека от животных является наличие у него чрезвычайно развитой нервной системы и, как следствие этого, наличие сознания. Однако такие явления нервной деятельности, как рефлексы, инстинкты, навыки и внимание, присущи не ...
    подробнее
      Термин «биосфера» впервые ввел в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. По его мнению, в области взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы можно выделить самостоятельную оболочку — биосферу. В. Вернадский, определяя биосферу, ввел понятие «живое ...
      подробнее
        Гипотеза о тепловой смерти Вселенной является следствием второго начала термодинамики. Одним из первых эту гипотезу в середине XIX в. высказал Р. Клаузиус на основании расширенного толкования второго начала термодинамики. Из второго начала следует, ...
        подробнее




        © 2006-2018 ИП Антонович А.С.
        +375-29-5017588
        +375-29-1438110

        Сайт работает на платформе Nestorclub.com