Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Физические поля (поля взаимодействия и поля переноса)

СОДЕРЖАНИЕ
1. Краткая история определений понятия "физическое поле".
2. Два разных варианта физического поля
3. Описание поля взаимодействия
4. Описание поля переноса
5. Обобщенное поле взаимодействия


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я).

1. Краткая история определений понятия "физическое поле".

Определение понятия “физическое поле“ исторически неоднократно менялось. Этот исторический процесс исчерпывающе и кратко рассмотрено в монографии О.Репченко (2008). В XIX веке под “физическим полем“ понимали сплошную среду, которая могла перетекать и вращаться. Такую среду называли эфиром, в котором возмущения создаются находящимися в эфире материальными объектами (заряженными системами). Пространства, окружающие заряженные системы, часто называют оболочками этих систем. Считается, что эти оболочки взаимодействуют друг с другом, а их взаимодействие обеспечивается с помощью полевой среды. В теории эфира физическое поле представляется, как сплошная среда, находящаяся в неравновесном состоянии под воздействием заряженных систем.

В XX веке теорию эфира отвергли, заменив ее математической теорией пустого четырёхмерного пространства-времени. В рамках этой теории, как сказано в современной Википедии: “поле в физике — одна из форм материи, характеризующая все точки пространства и времени, и поэтому обладающая бесконечным числом степеней свободы“. Возникла квантовая теория поля, которая заменила динамику сплошной среды перемещением в пустом пространстве дискретных переносчиков взаимодействия заряженных систем. Пространство, в котором находятся заряженные системы, стали называть физическим вакуумом. Однако еще в середине века Р.Фейнман (1964) утверждал: "Самая правильная точка зрения - это самая отвлеченная: надо просто рассматривать поля как математические функции координат и времени". Из чего следует, что поле не является частью материи.

Конец ХХ века и начало XXI века ознаменовались стремлением некоторых авторов к возврату теории эфира (В.Ацюковский, 2003). Некоторые ученые стали называть эфир иначе, например, гравитонной средой (В.Пакулин, 2004, 2010), то есть средой, состоящей из материальных объектов, называемых гравитонами. О.Репченко (2008) объединил все эти термины термином полевая среда. Он, в частности, указывает, что сейчас под термином “физическое поле“ “понимают некоторого посредника, благодаря которому действие от одного тела передается к другому на расстоянии“. На вопрос о том, является ли поле математической функцией или материальным объектом, общепризнанного ответа нет.

Автор сайта считает справедливым утверждение Р.Фейнмана. Физическое поле нельзя считать формой материи, поле это система уравнений, определяющая состояние среды и взаимодействие физических систем в среде.

2. Два разных варианта физического поля

В теории векторного анализа различают два вида поля (И.Броштейн, к.Семендяев, 1986, с. 391): скалярное и векторное, в зависимости от того, какая величина ставится в соответствие каждой точке пространства: скалярная или векторная.

Вследствие неравномерного распределения параметров сплошной среды, например, вследствие неравномерности плотности частиц, составляющих среду, или вследствие различия термодинамических температур возникает скалярное поле. Но его можно рассматривать и как векторное поле, если к каждой точке поля ставить в соответствие вектор, направленный от точки с большим значением величины к точке с меньшим значением величины. В этом случае появляются силы, стремящиеся устранить неравномерность среды путем переноса частиц среды.

Неравновесное состояние полевой среды может быть также следствием наличия в векторном поле полеобразующей заряженной системы (заряженного тела) другой заряженной системы. В этом случае появляются силы взаимодействия этих систем друг с другом.

Наличие сил взаимодействия заряженных систем привело к появлению понятия “силовое поле“. Но это понятие не может полностью заменить понятие “физическое поле“. Ведь состояние любого участка среды, в принципе, может определяться полем одной заряженной системы, находящейся на этом участке. И при этом можно рассматривать только напряженность в оболочке этой заряженной системы, не рассматривая силы ее взаимодействия с другими системами.

Таким образом, понятие "физическое поле" объединяет сейчас названия двух вариантов неравновесного состояния среды, которые следует поэтому и называть по-разному, например, полем взаимодействия и полем переноса. Различие между ними состоит в том, что в полях взаимодействия имеются заряженные (обладающие зарядом) системы, а в полях переноса таких систем нет.

Состояния среды в обоих случаях характеризуются потенциалами, но определяемыми разными уравнениями. В поле взаимодействия потенциал поля обозначается символами φ (скалярная величина в центральном поле) или А (векторная величина в вихревом поле). В поле переноса рассматривается потенциал системы, не имеющий пока общепринятого символа. В термодинамике его обозначают символом Р, который и применяется в данном сайте.

Между полем взаимодействия и полем переноса имеется одно очень важное различие. Поле взаимодействия при неравновесном состоянии среды характеризуется градиентом потенциала поля (напряженностью поля) E = grad φ, а неравновесное состояние среды в поле переноса характеризуется разностью потенциалов ΔР внутри неравновесной системы между потенциалами подсистем, находящихся в разных местах системы. Градиент потенциала и разность потенциалов имеют различные размерности: Размерность градиента потенциала является размерностью разности потенциалов, к которой добавлена размерность L-1.

3. Описание поля взаимодействия

Вокруг любой заряженной системы (заряженного тела) возникает неравновесное состояние среды. На том участке среды, где наиболее сильно ощущается неравновесное состояние (в оболочке заряженной системы), создаются местные потоки квантов среды. В зависимости от характера этих потоков возмущенную область (оболочку системы) называют электрическим полем, магнитным полем, гравитационным полем, полем ядерных сил и проч.

Поле взаимодействия представляют в физике в виде векторного поля неравномерного распределения физической величины, называемой потенциалом поля, градиент которого называют напряженностью поля. Потенциал поля является скалярной величиной, градиент потенциала (напряженность поля) всегда величина векторная. Произведение напряженности поля на величину заряда системы, внесенной в поле, является силой взаимодействия этой системы с полеобразующей системой.

В статье, посвященной уровневой физике, электромагнитным полем В.Пакулиным (2011) назван отдельный уровень на схеме уровневого строения структуры материи. В.Пакулин полагает, что на этом уровне должны находиться все поля взаимодействия, поскольку природа их взаимодействия одна и та же: гидродинамическое взаимодействие вихревых объектов оболочек заряженных систем, состоящих из одних и тех же частиц − гравитонов. По нашему мнению, называть данный уровень словами "электромагнитное поле" не следует, так как уровень материи характеризуется средой, а не полем, которое возникает в этой среде.

4. Описание поля переноса

Как уже было сказано, поле переноса − это поле неравномерного распределения скалярной физической величины, называемой потенциалом системы. В поле переноса рассматривается векторная разность локальных потенциалов подсистем внутри системы. В отличие от поля взаимодействия, в поле переноса не рассматривается такое понятие, как заряд.

Силы, воздействующие на материальные энергоносители, находящиеся в поле переноса, возникают как следствие наличия разности потенциалов. К разностям потенциалов в поле переноса относятся, например, перепад давлений в гидравлической форме движения, температурный напор в тепловой форме движения, разность плотностей или разность концентраций в диффузионной форме движения.

В.Эткин (2005) называет разности потенциалов в поле переноса “термодвижущими силами“, этот термин введен в 1931 г. Л.Онзагером. Эти “силы“ вынуждают энергоносители перемещаться с целью устранения неравномерного распределения потенциалов в поле переноса. “Термодвижущие силы“ являются не градиентами потенциала, а разностями потенциалов, а у градиента потенциала и у разности потенциалов физическое содержание разное и размерности разные. Поэтому в данном случае термин “сила“ применен В.Эткиным, на наш взгляд, неудачно, так как разности потенциалов не всегда имеют размерность силы. Вместо термина “термодвижущая сила“ лучше применять термин “разность потенциалов“ поля переноса. Примеры разностей потенциалов полей переноса рассматриваются в разделе сайта, посвященном явлениям переноса.

5. Обобщенное поле взаимодействия

В работе И.Когана (2006) высказано мнение о том, что все модели физического поля взаимодействия являются моделями обобщенного физического поля и поэтому подчиняются одним и тем же обобщенным закономерностям. А также высказано мнение о том, что разноообразие форм описания физического поля является всего лишь разнообразием различных моделей обобщенного физического поля. Эта точка зрения совпадает со взглядом на эту проблему сторонников уровневой физики (например, С.Кадырова, 2001). Она отражена в одном из основных условий успешной систематизации физических величин − в условии аналогий.

Проблема “Великого объединения“, под которым физики понимают создание единой теории всех форм описания физических полей взаимодействия, предполагает создание теоретических моделей, единым образом описывающих сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия элементарных частиц. Нобелевский лауреат С.Вайнберг (1999) пишет: “Одна из главных задач физики постигать замечательное разнообразие природы единым способом“. И далее: “Объединение разнородных явлений в одной теории уже долгое время является центральной темой физики“. Однако, само название статьи С.Вайнберга “Единая Физика к 2050?“ говорит о том, что решение этой проблемы в отношении физических полей взаимодействия, по мнению этого ученого, следует ожидать не скоро.

Содержание работ С.Кадырова (2001) и О.Репченко (2008) по созданию единой теории полей взаимодействия и В.Пакулина (2004, 2011) по созданию единой модели строения структуры вещества позволяет надеяться на то, что проблема “Великого объединения“ может быть решена раньше 2050 г., если только отказаться от математического формализма физических теорий ХХ века и вернуться к рациональному взгляду на явления природы, характерному для классической физики XIX века.

Одной из альтернатив поиска решения проблемы “Великого объединения“, по мнению В.Эткина (2005), служит создание комплекса уравнений, обобщающих поведение всех термодинамически неравновесных систем. По нашему мнению, энергодинамика в трактовке В.Эткина является не альтернативой “Великому объединению“ полей взаимодействия, а другим, но также плодотворным взглядом на природу физических полей переноса. Энергодинамика, в частности, подтверждает необходимость раздельного рассмотрения природы полей взаимодействия и полей переноса.

Литература

1. Ацюковский В.А., 2003, Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире. 2-ое изд. – М.: Энергоатомиздат, 584 с.
2. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А., 1986, Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд. – М.: Наука, Физматгиз. 544 с.
3. Вайнберг С., 1999, Единая Физика к 2050? -http://www.scientific.ru/journal/weinberg/weinberg.html
4. Кадыров С.К., 2001, Всеобщая физическая теория единого поля. – Бишкек: “Кыргыз Жер“, №1, также http://www.newphysics.h1.ru/Kadyrov/Kadyrov-contents.htm.
5. Коган И.Ш., 2006, Обобщение и систематизация физических величин и понятий. – Хайфа, 207 с.
6. Пакулин В.Н., 2004, Структура материи. 2004 – http://www.valpak.narod.ru
7. Пакулин В.Н., 2011, Структура материи. Вихревая модель микромира. – Санкт-Петербург, НТФ "Истра".
8. Репченко О.Н, 2008, Полевая физика или Как устроен мир? Изд. 2-е – М.: Галерия, 320 с.
9. Фейнман Р., Лейтон Р.,Сэндс М., 1965 - 1977, Фейнмановские лекции по физике, в 9 томах, т.5. "Электричество и магнетизм". с.15. М:, “Мир”.
10. Эткин В.А., 2005, Альтернатива “Великому объединению“. – http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w_a/oputjahvelikogoobiedinenija.shmtl



© И. Коган Дата первой публикации 10.07.2008
Дата последнего обновления 13.02.2016

Оглавление раздела Следующая