Каждый текст просто описывает поля математически и как «векторное поле», в котором говорится, что частица порождает поле, потому что каждая точка в пространстве вокруг нее становится связанной с вектором силы. Но она никогда не объясняет, как частица создает поле в первую очередь, или что такое поле на самом деле, или как поле работает — как частица может воздействовать на другую на расстоянии?
Вот определение поля в физике:
В физике поле — это физическая величина, обычно число или тензор, имеющая значение для каждой точки пространства и времени.
....
В качестве другого примера электрическое поле можно рассматривать как «состояние в пространстве», исходящее от электрического заряда и распространяющееся на все пространство. Когда пробный электрический заряд помещается в это электрическое поле, частица ускоряется за счет силы. Физики обнаружили, что понятие поля настолько полезно для анализа сил, что они стали думать о силе как о силе, создаваемой полем.
Обратите внимание: физики стали думать о силе как о поле.
В этом суть путаницы. То, что можно увидеть и измерить физически, и есть сила . Поле в физике является частью математической модели, математического представления в пространстве (скалярного, векторного или тензорного вообще), математической модели , которая доказала свою работоспособность, т. е. соответствует существующим измерениям и предсказывает значение новых измерений в различных граничных условиях. . В этом примере предскажите силу, действующую на пробную частицу.
С древних времен люди были склонны думать, что математика представляет собой лежащую в основе реальность, а измерения обусловлены тем, что природа подчиняется математике ( платоническая точка зрения в некотором смысле).
В настоящее время физика продвинулась вперед, и хорошо известно, что теоретические модели физики применимы к особым граничным условиям:
1)Ньютоновская механика и классический электромагнетизм для размерности, соизмеримой с человеческими размерами.
2)Квантовая механика и квантовая электродинамика для размерностей, соизмеримых с h_bar
3) Специальная теория относительности и общая теория относительности для очень больших скоростей и больших масс соответственно.
Эти модели плавно смешиваются в областях перекрытия, но их четкая классификация позволяет увидеть, что не существует уникального способа математического описания данных, позволяющего делать достоверные прогнозы. Просто есть более удобные модели. пример: общая теория относительности не используется для расчета броска мяча. Ньютоновская механика вполне адекватна в пределах погрешностей измерения.
В этом вашем вопросе
Но она никогда не объясняет, как частица создает поле в первую очередь, или что такое поле на самом деле, или как поле работает — как частица может воздействовать на другую на расстоянии?
Математика и физика перепутаны.
Частица существует, ее воздействие на другие частицы можно смоделировать в рамках классического электричества, если это заряженный шар, то использование уравнений для электрических полей и решения задачи идеально согласуются с данными. При этом одним допущением/аксиомой является «действие на расстоянии», и для лабораторных измерений нет проблем. Решения описывают с точностью до ошибки все взаимодействия макроскопических объектов.
Если это элементарная частица, например электрон, ее все равно можно смоделировать с помощью электрического поля, НО электрон является квантово-механическим объектом, и для описания физического состояния необходимо использовать математическую модель квантовой электродинамики (КЭД) . В КЭД нет действия на расстоянии, все передачи энергии и импульса ограничены скоростью света, и существует сложный формализм для предсказания поведения электронов в конкретных граничных условиях, по крайней мере, на семестровый курс. Итак, никакого действия на расстоянии на микроуровне, лежащем в основе квантовой механики.
Поскольку можно показать, что макроскопические теоретические описания возникают из микроскопических квантово-механических, для классических решений нет действия на расстоянии, но скорость света настолько велика, что на макроскопическом уровне ею можно пренебречь.
Аналогичные аргументы справедливы для гравитационных полей, которые также зависят от скорости света, и это можно увидеть в космологических моделях Вселенной.
Изучая физику, нужно помнить, что теории описывают наблюдения, и успешная теория — это та, которая предсказывает новые измерения. Понятие «поле» является полезной переменной в математическом описании изучаемой экспериментальной ситуации, и необходимо выбрать соответствующую систему отсчета, чтобы иметь простое решение данной проблемы.
Поле — это величина, приписываемая каждой точке пространства. Количество может быть скаляром (числом), вектором или чем-то более сложным.
Частица не «сразу создает» все поле. Он только создает его локально, а затем изменение распространяется с конечной скоростью (обычно со скоростью света). ).
Распространение "обновления" также локально - изменения поля затрагивают только (бесконечно мало близкие) близлежащие значения поля. Это описывается уравнениями в частных производных, обычно называемыми уравнениями поля или волновыми уравнениями (из-за волнообразного поведения).
Примерами таких уравнений в частных производных являются уравнения Максвелла (для электромагнетизма) и уравнения поля Эйнштейна (для гравитации).
Так что, по крайней мере, в классической физике все влияет на все остальное только локально.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Для хорошего объяснения этого есть хорошее видео MinutePhysics .
Поле - это математическое понятие (как объясняет очень хороший ответ Анны). То, что существует, это вакуумные флуктуации - виртуальные частицы, которые в должной мере "соединяют" реальные. Они порождают остальные.
Любош Мотл
Билл Алсепт
ааааа говорит восстановить Монику
Qмеханик
УКХ
Франческо Донди