¿Existen físicamente los campos de fuerza?

Un campo de fuerza por definición es un campo vectorial, es decir, una región del espacio donde a cada punto se le asigna un vector (=fuerza). Como tal, no es un objeto físico, sin embargo, por supuesto, puede sondear/medir el campo con un objeto de prueba adecuado (masa en caso de campo gravitatorio, carga en caso de campo eléctrico...).

El viento solar, al ser un plasma, lleva el campo magnético del sol a la tierra (campo magnético interplanetario). Así que en la tierra tendrás dos contribuciones al campo magnético, el dipolo magnético de la tierra (que es más o menos simétrico) y el campo del viento solar. Una sonda de prueba se vería afectada por la suma de estos dos campos.

Ahora, debido a la fuerza de Lorentz, las partículas del viento solar se desvían y viajan alrededor de la tierra. Esto conduce a efectos similares a los de la hidrodinámica cuando tienes un objeto en una corriente de fluido (ver Magnetohidrodinámica), lo que hace que el campo total sea asimétrico (y diferente/reformado del campo dipolar magnético).

La física utiliza campos, un concepto matemático, tanto en el marco clásico como en el marco mecánico cuántico, para modelar observaciones y predecir resultados de experimentos. La respuesta del usuario 1583209 está dentro del marco clásico para el uso de 'campos' cuando pregunta sobre el campo magnético.

Un campo se puede clasificar como campo escalar, campo vectorial, campo espinoral o campo tensorial según que la cantidad física representada sea un escalar, un vector, un espinor o un tensor, respectivamente. Un campo tiene un carácter tensorial único en cada punto donde se define: es decir, un campo no puede ser un campo escalar en alguna parte y un campo vectorial en otra parte. Por ejemplo, el campo gravitatorio newtoniano es un campo vectorial: especificar su valor en un punto del espacio-tiempo requiere tres números, los componentes del vector del campo gravitatorio en ese punto. Además, dentro de cada categoría (escalar, vectorial, tensor), un campo puede ser un campo clásico o un campo cuántico, dependiendo de si se caracteriza por números u operadores cuánticos, respectivamente.

Las cursivas son mías.

En cuanto a los campos clásicos, son una construcción matemática dependiente en la mayoría de los casos centrada en las fuentes y su comportamiento cinemático. Una excepción es la onda electromagnética que se propaga independientemente de la fuente, pero debido a su movimiento no puede considerarse como "regiones en el espacio".

La teoría matemática que describe con éxito los efectos mecánicos cuánticos en el microcosmos de átomos y partículas es la teoría cuántica de campos . Estos son campos que son operadores cuánticos que operan en un estado fundamental cuántico. A todas las partículas en el modelo estándar de física de partículas se les asigna un campo cuántico, que se extiende por todo el espacio, y se les asigna un estado fundamental en el que un operador de creación para el campo, el electrón, por ejemplo, que opera en el estado fundamental creará un electrón, y un operador de aniquilación lo destruirá. El estado fundamental es cero, si no se crean/aniquilan partículas, por lo que en este sentido también el concepto es matemático para permitir el cálculo del comportamiento de las partículas que interactúan.

Para las personas interesadas en cómo surgen los campos clásicos de los campos mecánicos cuánticos, este enlace lo explica , pero necesita herramientas matemáticas.

Los campos son objetos físicos genuinos, que transportan energía, cantidad de movimiento y, a veces, carga (como en la teoría de Yang-Mills y la relatividad general). Los campos pueden existir sin ninguna fuente, como, por ejemplo, ondas electromagnéticas o bolas de pegamento hipotéticas.

Mi instinto es que la pregunta se origina en un modelo mental de un mundo lleno de cuerpos físicos, es decir, cosas. Un dibujo en este mundo representa un objeto físico: una silla, una mesa, una casa. Planetas. Puedo manipular los más pequeños: llévalos a otro lado, dales la vuelta. Los más grandes se influyen entre sí: el sol atrae a los planetas que orbitan a su alrededor.

Sólo puedo dibujar cosas que existen, en este sentido palpable.

Ahora alguien dibuja un campo magnético. Interpreto tu pregunta en este sentido: ¿Este dibujo representa algo que realmente, físicamente, existe corporalmente? La respuesta, desafortunadamente, va en la dirección opuesta a lo que implica su pregunta. Los objetos físicos que vemos son en realidad sistemas de campos. La silla es una colección de núcleos y electrones mantenidos en su lugar por interacción electrostática y dinámica; y en una mirada más cercana no podemos mantener la "existencia corporal" de ninguna de estas "partículas" en ningún sentido de "materia sólida". Son ondas, estados cuánticos, probabilidades, procesos , que en el caso particular de la silla en la que estoy sentado ahora mismo se congelan en una interacción abrumadoramente probable con mi trasero descansando sobre ella. Uf.

La respuesta, por lo tanto, es que un campo magnético como el de la tierra es exactamente tan real como cualquier otra cosa a tu alrededor; Ni más ni menos. Pero la razón es que el aire de "realidad" que emana nuestro entorno cotidiano es bastante engañoso.