Поле, русское поле…
Не сравнятся с тобой ни леса, ни моря
В физике также имеется такое понятие как поле. Правда в отличие от русского поля физическое поле не имеет такой чёткой визуализации, позволяющей однозначно идентифицировать его в окружающем нас пространстве и отделить от других форм проявления материального мира. В школьных учебниках говорится, что физическое поле это одна из форм существования материи. При этом поле излучается, распространяется с конечной скоростью и взаимодействует с веществом. В современной физике поле это одна из базовых парадигм, позволяющая описывать физические сущности, размещаемые в ограниченном пространстве-времени и обладающие собственной энергией и импульсом и не описываемые в других категориях. Так было не всегда. До Фарадея и Максвелла большинство физиков рассматривали поля как некую формальную математическую абстракцию, вводимую для более простого и удобного описания таких физических взаимодействий как гравитационное или электромагнитное. Однако после экспериментального подтверждения волновой природы электромагнитного взаимодействия полевая концепция была окончательно принята научным сообществом как полноценная физическая реальность, способная переносить энергию и импульс.
В этой статье, уважаемые читатели, я хочу обсудить с вами материальную природу электромагнитного поля. Известно, что любой электрический заряд обладает электрическим полем.
Электрическое поле – это физическое поле, которое окружает каждый электрический заряд и оказывает силовое воздействие на все другие заряды, притягивая или отталкивая их. Электрические поля возникают из-за электрических зарядов или из изменяющихся во времени магнитных полей.
При этом электрическое поле определяется как сила, которую испытывают электрические заряды при взаимодействии друг с другом. Закон Кулона гласит, что электрическое поле двух зарядов зависит от величины этих зарядов и изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между этими зарядами. Линии, изображённые на картинке выше, называют силовыми линиями, и они достаточно хорошо визуализируют электрическое поле. Надёжно установлено, что силовые линии электрического поля обладают определённым набором свойств: они никогда не пересекаются друг с другом и не замыкаются между собой, они входят и выходят в/из источника заряда всегда под прямым углом, линии поля всегда соединяют положительный и отрицательный источники зарядов.
На сегодняшний день минимальными фиксируемыми источниками электрических зарядов являются электроны и позитроны, обладающие соответственно отрицательным и положительным единичными зарядами величиной в 1е или 1,602176634*10^-19 Кл. Хорошо известно, что электроны и позитроны благодаря разноимённым зарядам притягивают друг друга в полном соответствии с законом Кулона.
Не знаю как вам, а мне такая полная тождественность свойств электрического и гравитационного взаимодействия всегда казалась необъяснимой загадкой. Ну не может быть в природе таких случайных совпадений! Как бы там ни было, вернёмся к нашим источникам электрических зарядов. Дальнейшие размышления над способностью электрического поля притягивать разноимённые заряды и отталкивать одноимённые, неизбежно приводят к мысли, что физическая природа электрического поля может проявлять себя так, только в том случае, когда взаимодействие между двумя зарядами осуществляют не абстрактные силовые линии, а совершенно конкретные материальные тела. Судите сами, силовые линии хоть и называются силовыми, но не имеют никакого материального воплощения, поэтому очень трудно себе представить, как нечто нематериальное может оказывать силовое воздействие на материальные объекты – электроны и позитроны. На такое бесконтактное перемещение материальных объектов способен разве что только телекинез, но он, как известно, не получил надёжного экспериментального подтверждения. Оставаясь же в рамках научных представлений о природе взаимодействия материальных тел друг с другом, мы должны признать, что любое взаимодействие физических объектов возможно либо при их прямом контакте, либо посредством механического переноса импульса от одного объекта к другому некой физической средой. Так как непосредственного контакта между двумя электронами при их отталкивании не наблюдается, то единственным переносчиком взаимодействия между электронами и позитронами остаётся некая физическая среда. Что это за среда и из чего она может состоять давайте разбираться вместе. Во многих своих статьях на дзене я уже излагал идею о том, что электроны не элементарные неделимые частицы. Поэтому сейчас просто очень кратко изложу основные тезисы этой гипотезы. Электрон собран из гораздо более мелких действительно неделимых элементарных частиц. Количество этих частиц в электроне составляет порядка 10^29 (десять в двадцать девятой степени) штук. При этом электрон имеет собственный момент вращения и представляет собой тор – классическую объёмную фигуру вращения. Несложные расчёты дают скорость вращения электрона примерно 10 в 26 степени оборотов в секунду. Направление вращения электрона определяет знак его электрического заряда. Т.е. электрон и позитрон это по сути одна и та же частица по-разному ориентированная в пространстве.
Если предположить, что представленный на картинке 3-х мерный объект (тор) кроме своей компактной массы, собранной из сотен октиллионов элементарных частиц, вовлекает во вращение ещё какое-то количество этих элементарных частиц, находящихся в его окрестностях, то вырисовывается примерно такая картина:
Т.е. каждый электрон окутан неким, достаточно разреженным, облаком элементарных частиц, которые вращаются в одном направлении с электроном. Плотность этих облаков вокруг электрона должна подчиняться закону обратного квадрата расстояния. В этом случае природа электрического поля получает очень простое и чисто механическое толкование. Электрическое поле это то самое облако элементарных частиц вокруг электрона, синхронно вращающееся вместе с электроном.
При этом вращающиеся навстречу друг другу облака одноимённо заряженных электронов отталкиваются друг от друга. А вращающиеся в одном направлении разноимённые электрон и позитрон, наоборот «цепляются» друг за друга своими облаками (полями) и притягивают друг друга.
Таким образом, уважаемые читатели, мы смогли подтвердить азбучную истину из школьного учебника о том, что физическое поле это особая форма существования материи. В предложенной модели электрическое поле действительно состоит из элементарных материальных частиц. Аналогичные рассуждения о взаимодействии электронов в перпендикулярном плоскости их вращения направлении позволяют выстроить такую же простую модель магнитного поля. Логика здесь очень простая. Если разместить один вращающийся тор над другим, то они начнут притягивать друг друга, если направления их вращений совпадают и отталкивать в противном случае. Ну а сложение этих двух полей даёт окончательную картину электромагнитного поля – механического и материального по своей природе. При этом становится понятным, почему электрические заряды существуют, а магнитные нет. Магнитный и электрический заряд или поле это по сути одно и тоже материальное облако элементарных частиц, взаимодействующее с окружающей средой в разных плоскостях.
