Cada texto simplemente describe los campos matemáticamente y como un 'campo vectorial' en el que se dice que una partícula da lugar a un campo porque cada punto en el espacio a su alrededor se asocia con un vector de fuerza. Pero nunca explica cómo una partícula genera un campo en primera instancia, o qué es realmente un campo o cómo funciona un campo: ¿cómo puede una partícula afectar a otra a distancia?
Aquí hay una definición de un campo en física:
En física, un campo es una cantidad física, generalmente un número o tensor, que tiene un valor para cada punto en el espacio y el tiempo.
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Como otro ejemplo, se puede pensar en un campo eléctrico como una "condición en el espacio" que emana de una carga eléctrica y se extiende por todo el espacio. Cuando se coloca una carga eléctrica de prueba en este campo eléctrico, la partícula se acelera debido a una fuerza. Los físicos han descubierto que la noción de campo es de tal utilidad práctica para el análisis de fuerzas que han llegado a pensar que una fuerza se debe a un campo.
Nótese esto: los físicos han llegado a pensar que una fuerza se debe a un campo.
Ese es el quid de la confusión. Lo que se puede ver y medir físicamente es la fuerza . El campo de la física es parte de un modelo matemático, una representación matemática en el espacio (generalmente escalar, vectorial o tensor), un modelo matemático que se ha demostrado que funciona, es decir, se ajusta a las medidas existentes y predice el valor de las nuevas medidas en diferentes condiciones límite. . En este ejemplo, prediga la fuerza sobre una partícula de prueba.
Desde la antigüedad, la gente tendía a pensar que las matemáticas representan la realidad subyacente, y las medidas se deben a que la naturaleza obedece a las matemáticas ( visión platónica en cierto sentido).
La física ha progresado ahora, y se entiende bien que los modelos teóricos de la física tienen validez para condiciones de contorno especiales:
1) Mecánica newtoniana y electromagnetismo clásico para dimensiones acordes con los tamaños humanos.
2) Mecánica cuántica y electrodinámica cuántica para dimensiones proporcionales a h_bar
3) Relatividad especial y relatividad general para velocidades muy grandes y masas grandes respectivamente.
Estos modelos se mezclan sin problemas en áreas de superposición, pero tenerlos claros en la clasificación permite ver que no existe una forma única de describir matemáticamente los datos para que se puedan hacer predicciones válidas. Solo hay modelos más convenientes. ejemplo: no se usa la relatividad general para calcular el lanzamiento de una pelota. La mecánica newtoniana es bastante adecuada dentro de los errores de medida.
En esta pregunta tuya
Pero nunca explica cómo una partícula genera un campo en primera instancia, o qué es realmente un campo o cómo funciona un campo: ¿cómo puede una partícula afectar a otra a distancia?
Las matemáticas y la física se confunden.
La partícula existe, su efecto sobre otras partículas se puede modelar dentro de la electricidad clásica, si es una bola cargada, usar las ecuaciones para campos eléctricos y las soluciones al problema se ajustarán perfectamente a los datos. En esto, una suposición/axioma es "acción a distancia", y no hay problema para las dimensiones del laboratorio. Las soluciones describen dentro de los errores todas las interacciones de los objetos macroscópicos.
Si se trata de una partícula elemental, un electrón, por ejemplo, todavía se puede modelar con el campo eléctrico, PERO un electrón es una entidad mecánica cuántica, y el modelo matemático de electrodinámica cuántica (QED) tiene que usarse para describir un estado físico. En QED no hay acción a distancia, todas las transferencias de energía y momento están limitadas por la velocidad de la luz, y existe un formalismo complicado para predecir el comportamiento de los electrones en condiciones de contorno específicas, al menos en un curso semestral. Entonces, no hay acción a distancia en el nivel micro subyacente de la mecánica cuántica.
Como se puede demostrar que las descripciones teóricas macroscópicas surgen de las mecánicas cuánticas microscópicas, no hay acción a distancia para las soluciones clásicas, pero la velocidad de la luz es tan grande que se puede ignorar a nivel macroscópico.
Argumentos similares valen para los campos gravitatorios, que también dependen de la velocidad de la luz, y esto puede verse en los modelos cosmológicos del universo.
Al estudiar física, uno debe tener en cuenta que las teorías describen observaciones y una teoría exitosa es aquella que predice nuevas mediciones. El concepto de "Campo" es una variable útil en las descripciones matemáticas para la situación experimental estudiada, y se debe elegir el marco apropiado para tener una solución simple a un problema dado.
Un campo es una cantidad asignada a cada punto en el espacio. La cantidad puede ser un escalar (número), un vector o algo más complicado.
Una partícula no "crea inmediatamente" todo el campo. Solo lo crea localmente y luego el cambio se propaga a una velocidad finita (típicamente la velocidad de la luz ).
La propagación de la "actualización" también es local: los cambios del campo afectan solo a los valores cercanos (infinitesimalmente cercanos) del campo. Esto se describe mediante ecuaciones diferenciales parciales, generalmente llamadas ecuaciones de campo o ecuaciones de onda (debido al comportamiento de onda).
Ejemplos de tales ecuaciones diferenciales parciales son las ecuaciones de Maxwell (para el electromagnetismo) y las ecuaciones de campo de Einstein (para la gravitación).
Entonces, al menos en la física clásica, todo afecta a todo lo demás solo localmente.
EDITAR: Para una buena explicación de esto, hay un buen video de MinutePhysics .
Un campo es una noción matemática (como explica la muy buena respuesta de anna). Lo que existe son fluctuaciones de vacío: partículas virtuales que "conectan" las reales en la medida adecuada. Dan origen al resto.
Motl de Luboš
proyecto de ley alsept
aaaaa dice reincorporar a Monica
qmecanico
Reino Unido
francesco dondi