31. ПОЛЯ

Почти каждый изучал физику в школе. Во время уроков или в учебниках вы часто встречали такие выражения:
- Электрические заряды создают вокруг себя электрическое поле.
- Магнит создает вокруг себя магнитное силовое поле.
- Движущийся электрический заряд создает вокруг себя магнитное поле.

Внизу показаны силовые линии полей, создаваемых положительными и отрицательными электрическими зарядами. На левом изображении заряды одинаковы, на правом — противоположны.

 

Внизу слева показаны линии электромагнитного поля катушки с током, а справа — линии магнитного поля магнита.

На этом удивительном фото изображены Сатурн и его кольца. Кольцевой пояс сформирован гравитационным притяжением.

 

¿QUÉ ES UN CAMPO?: En física, un campo es una magnitud física que tiene un valor en cada punto del espacio-tiempo en forma de un número o un tensor. (Cita de Wikipedia)

Por supuesto, esta es una definición muy primitiva del concepto de campo. Es el resultado de un intento de explicación basado en ecuaciones matemáticas obtenidas a partir de investigaciones. En realidad, ¿qué es un campo?, ¿de qué está hecho?, ¿tiene una estructura interna?, ¿es parte del espacio? Estas son solo algunas de las cientos de preguntas a las que esta definición no puede responder. Teorías como la Teoría Cuántica de Campos (QFT) y la Teoría Unificada de Campos (UFT) amplían este tema, convirtiéndolo en un misterio sin fondo que sigue siendo uno de los mayores desafíos de la física y probablemente lo seguirá siendo en el futuro.

Volvamos a la definición de campo. La definición anterior considera el espacio-tiempo como un todo, lo describe como un "único campo" y menciona la existencia de un valor en cada punto dentro de él. Sin embargo, esta definición es muy limitada. Esto se debe a que la influencia sobre un punto en el espacio es el resultado de la suma de los efectos de todos los elementos que componen la materia en el universo (átomos y, más específicamente, los componentes que forman el átomo). Cada componente de un átomo tiene un valor asignado en relación con un punto en el espacio. Por lo tanto, en cada punto del espacio existen, en realidad, un número infinito de valores asignados. El efecto final es la suma de todas estas influencias. Por lo tanto, la definición de campo describe en realidad este efecto final generado por los componentes subyacentes.

Ahora volvamos a mirar la imagen del imán. Es bien sabido que la fuerza que atrae las limaduras de hierro sobre las líneas de fuerza del campo magnético es el resultado del efecto total generado por los electrones dentro del imán. Ahora, hagámonos una pregunta desafiante: ¿De qué manera los electrones dentro del imán transmiten su fuerza a las partículas de hierro dispersas a su alrededor?

Так ведь, если частицы железа подвергаются воздействию, то должен существовать механизм, передающий влияние электронов на эти частицы. Здесь я не имею в виду магнитную силу, возникающую от спинов свободных электронов внутри магнита. Я говорю о том, как эта магнитная сила передается железным опилкам. Мы можем рассмотреть два основных варианта ответа на этот вопрос.

1- Электрон использует пространство для передачи своей силы. Он изменяет окружающее его пространство, влияя на него. Среда, обеспечивающая передачу силы, — это пространство. Часть пространства, на которую влияет суммарная сила электронов в магните, формирует магнитное поле. ......................

2- Каждый электрон имеет свое собственное поле. Поле электрона действует как физический объект, обеспечивающий его взаимодействие с окружающей средой. Электрон передает свою силу через свое собственное поле. ......................

Теоретически можно развить обе гипотезы, а также, возможно, предложить другие альтернативы. Однако я хочу объяснить вам второй вариант. Потому что математика (c+v)(c-v) дает серьезные подсказки и указывает на то, что правильный путь лежит во втором варианте.

Посмотрите на фотографии выше и, возможно, немного поразмышляйте. С этого момента мы отправляемся в путешествие в неизвестное. Для этого вам нужно быть готовыми. Я попытаюсь описать ЛИСТ природы, который вызывает математику (c+v)(c-v).

31.1. ПРИЧИНА ВОЗНИКНОВЕНИЯ МАТЕМАТИКИ (C+V)(C-V) - ПОЛЯ

Лично я считаю, что поле — это особая структура, принадлежащая таким элементарным частицам, как электрон, протон, кварк, составляющим атом, и что оно является естественным компонентом этих частиц. На самом деле, я ничего не знаю о природе поля. Но это касается не только меня. Многие исследователи верят в его существование, но никто не может объяснить, что это такое на самом деле. Поэтому я буду рассматривать концепцию поля в самом общем смысле на атомном уровне. Для меня важно показать вам, как возникает математика (c+v)(c-v). И я могу сделать это только через атомы и их поля, чем я здесь и займусь. Я проведу вас к тому, к чему меня привела математика (c+v)(c-v). 

Начнем с двух основных аргументов.

1. Если я скажу, что "Каждый атом имеет свое собственное поле", будет ли это ошибочным? Если атом может оказывать гравитационное воздействие на другие атомы, и если мы примем, что передача силы осуществляется через поле, то это утверждение будет логически последовательным.

2. Если я скажу, что "Длина поля атома простирается в бесконечность", будет ли это ошибочным? Это также не будет ошибкой, поскольку в уравнении Всемирного Закона Тяготения нет ограничения, которое бы запрещало телам оказывать гравитационное воздействие после определенного расстояния. 

Если объединить сказанное в одну схему, получится модельная структура, представленная ниже. В центре находится атом. Его поле окружает его, подобно сфере.

Если мы обобщим два вышеупомянутых аргумента, перед нами возникнет структура Вселенной, состоящая из атомов и их полей. Поля атомов заполняют пустоту, которую мы называем пространством. С математической точки зрения это означает следующее: если наша Вселенная состоит из 10⁸¹ атомов, то любая точка в пространстве находится под воздействием 10⁸¹ полей. Каждый атом в пространстве расположен внутри полей других атомов и испытывает воздействие со стороны n = 10⁸¹ - 1 атомов. Как видим, мы получили логическую модель, которая по крайней мере согласуется с механизмом гравитационного взаимодействия. 

Давайте теперь немного усовершенствуем нашу модель. В центре сферического поля находится атом. Поскольку поле атома возникает из-за его существования, между ними существует некая связь. В таком случае, если атом движется, его поле также движется в том же направлении. В какую сторону движется атом, в ту же сторону движется и его поле. 

Теперь добавим некоторые свойства полю. Представим, что поле обладает чрезвычайно жесткой структурой. То есть вообразим его как совершенно устойчивую структуру, которая не дрожит, как желе, и не обладает гибкостью, как резина. Настолько, что если мы переместим атом, то внешние края поля на бесконечном расстоянии также переместятся точно так же. 

Теперь добавим еще одно свойство полю. Поле должно быть способно передавать электромагнитные волны внутри себя. Скорость электромагнитной волны в поле всегда должна быть равна "c", то есть оставаться постоянной. Сделаем последнее дополнение: поле должно каким-то образом направлять проходящую через него электромагнитную волну к центру поля. 

Таким образом, мы получили модель, полностью согласующуюся с математикой (c+v)(c-v). Электромагнитная волна, запущенная из любой точки в поле, будет направляться прямо к центру поля. В зависимости от того, в какое поле она была запущена, она придет к атому, которому принадлежит это поле. Скорость электромагнитной волны, приходящей к атому в центре поля, всегда будет равна "c". 

Теперь давайте взглянем на вопросы, которые раньше вынуждали нас делать паузы в рассуждениях. Посмотрите, сколько вопросов автоматически получили свои ответы.

1) Как электромагнитная волна может знать свою цель в момент излучения? 
2) Как информация о движении цели передается источнику, испускающему электромагнитную волну?
3) Если цель движется относительно источника, как электромагнитная волна регулирует свою скорость так, чтобы относительно цели она всегда оставалась "c"? 
4) Если исходный сигнал произведен с заводскими настройками частоты f0 и длины волны λ0, то как он может излучать волны с разными длинами волн? 
5) Если на вышеуказанные вопросы можно ответить, то как это возможно даже при невероятных расстояниях между источником и целью, когда речь идет о тысячах или даже миллионах световых лет?

Как видно, на все вопросы даны ответы, однако по пятому вопросу все еще остается знак вопроса. Как возможно, что длина поля простирается до бесконечности? Хочу ясно сказать, что ответ на этот вопрос не содержится в математике (c+v)(c-v). Свои мысли по этому поводу я изложу в Четвертой Главе.

Спор о том, "существует ли математика (c+v)(c-v) в природе или нет", теперь является бессмысленным. Она существует. А раз она существует, то должна быть и причина ее возникновения. В природе должна быть описана такая структура, которая позволяет математике (c+v)(c-v) существовать. То, что я здесь изложил, является результатом этих усилий. В конечном итоге, я описал модель, которая может объяснить математику (c+v)(c-v). 

В этой модели есть две основные идеи. Первая заключается в том, что структура, называемая полем, существует в природе и является физическим объектом. Если мы посмотрим в научные книги, статьи или учебные материалы, мы обязательно найдем фразы вроде: "Катушка с током создает вокруг себя электромагнитное поле." или "Заряженное тело создает электрическое поле вокруг себя". Такие утверждения являются абсолютно неправильными. Говорю открыто: ОНО НЕ МОЖЕТ БЫТЬ СОЗДАНО. Вы не можете создать то, что уже существует. Поле уже есть. Когда через катушку проходит электрический ток, это просто активирует уже существующие поля атомов (электронов) внутри катушки. Если вы заряжаете объект статическим электричеством, то лишь стимулируете его существующие поля. Поле всегда существует, это естественное свойство материи, его неотъемлемая часть. Поле — это реальный физический объект, который всегда должен рассматриваться вместе с материей. Да, мы не можем увидеть его как объект, но мы ясно наблюдаем его эффекты и даже построили всю нашу цивилизацию, используя его. Поле не может быть создано или порождено, потому что оно существует всегда.

Теперь я выскажу свою вторую идею. "Поле находится в постоянном потоке к своему центру, и скорость этого потока равна "c"", – таково мое предположение. В рамках такого предположения электромагнитной волне больше не требуется иметь собственную скорость, так как она превращается в энергетический пакет. Если вы поместите этот пакет на поле, он неизбежно будет двигаться к центру поля, то есть к находящемуся там атому, из-за потока поля. Если вы поместите пакет в поле определенного атома, он пойдет к этому атому. Для атома в центре поля скорость пакета, направленного к нему, всегда равна "c". Такая концепция легко объясняет математику (c+v)(c-v). 

Будь то из-за внутреннего потока поля или из-за собственной скорости электромагнитной волны, математика (c+v)(c-v) указывает нам на то, что скорость электромагнитной волны относительно поля всегда равна "c". В этот момент я делаю свое предположение и оставляю дальнейшие размышления ученым, работающим над этим вопросом. Что такое поле, из чего оно состоит, как оно связано с материей? Я оставляю ответы на эти сложные вопросы тем, кто изучает и будет изучать эту тему.

 

31.2. МЫШЛЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ПОЛЕЙ

 

Я, конечно, не могу утверждать, что все сказанное мною о поле является абсолютной истиной. Однако факт остается фактом: если мыслить в рамках ЛОГИКИ ПОЛЯ, которую я изложил ранее и продолжаю излагать здесь, математика (c+v)(c-v) станет гораздо легче для понимания. Анализируя явления, можно делать весьма точные прогнозы о том, к какому результату они приведут.






Мышление с помощью полей.....

Мы можем объединять в своих мыслях поля атомов, составляющих объект, и рассматривать его как единое поле. Например, поле самолета, поле наблюдателя, поле Земли и т. д. В математике (c+v)(c-v) для получения результатов часто достаточно размышлять о телах и их полях. 

Ответ на вопрос "Что такое система отсчета?" для математики (c+v)(c-v) звучит так: Тело и принадлежащее ему поле вместе образуют систему отсчета тела. 

Любой объект можно мысленно разделить на более мелкие части. Каждая из этих частей тоже будет объектом, иметь собственное поле и являться отдельной системой отсчета. На рисунке изображены несколько полей, принадлежащих частям тела бегунов. Если мыслить с помощью полей, можно легко понять, как ведет себя свет, падающий на спортсменов.

На приведенной выше схеме, когда наблюдатель определяет координаты видимого им самолета в своей системе отсчета как (x1,y1,z1), он фактически, сам того не осознавая, задает координату точки на своем собственном поле. Записанное значение координаты относится к координате на поле самого наблюдателя.

 

Мыслить с помощью полей означает точно и ясно определять, где будет виден образ объекта. На левой диаграмме самолет (исходный объект) находится в точке A и испускает сигналы, формирующие его изображение. Эти сигналы, попадая в поле наблюдателя, следуют по прямой AO внутри его поля. На правой диаграмме показан момент, когда сигналы достигают наблюдателя. Наблюдатель увидит изображение самолета в точке A, потому что сигналы пришли именно из точки A его собственного поля. Даже если наблюдатель находится в движении, положение точки A для него никогда не изменится, потому что, перемещаясь, он переносит свое поле вместе с собой. Вне зависимости от направления и скорости движения, его поле смещается с той же скоростью и в том же направлении. Таким образом, перемещая свое поле, наблюдатель также перемещает точку A.

Мыслить с помощью полей означает делать невидимые явления видимыми для нас. Давайте вернемся к примеру Смещения Байта. На рисунке показаны поля, принадлежащие приемникам сигналов. Поля, принадлежащие самолетам, перемещаются в направлении их движения. Поскольку скорость каждой группы сигналов относительно своего поля всегда равна "c", приемники всегда будут получать входящие сигналы со скоростью "c". Однако из-за того, что поля самолетов перемещаются в направлении их движения, скорость сигнала, ИДУЩЕГО к удаляющемуся самолету, будет (c+v), а скорость сигнала, ИДУЩЕГО к приближающемуся самолету, будет (c-v). Если мыслить с помощью полей, становится совершенно очевидно, что группы сигналов, двигаясь в небе, постепенно расходятся друг от друга.

Перемещение поля в направлении его движения приводит к возникновению Эффекта Доплера, то есть к изменению длины волны электромагнитной волны во время её излучения. Перемещение поля в момент передачи сигнала вызывает сжатие или растяжение длины волны сигнала. Представьте, что вы держите горсть песка. Расслабьте руку немного и высыпайте песок на движущуюся ленту. Когда песок закончится, измерьте длину линии песка на ленте. Затем повторите тот же процесс, но на этот раз пусть движущаяся лента будет ускоряться или замедляться посторонним человеком. В этом случае скорость ленты относительно вашей руки изменится. Если скорость ленты относительно вашей руки увеличится, песок образует более длинную линию. Если скорость ленты относительно вашей руки уменьшится, песчаная линия будет короче. Изменение длины волны происходит точно по такому же механизму. Когда мыслите с помощью полей, вы сразу же понимаете, что длина волны сигнала изменяется в момент его излучения.