Fizyka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Fizyka > Wielkie wykłady - Ewolucja fizyki 
  Indeks
Wielkie wykłady
Jak powstawała
Ewolucja fizyki

Triumfy poglądu
mechanistycznego

Upadek poglądu
mechanistycznego

Pole i teoria
względności

Obraz polowy
Dwa filary teorii pola
Rzeczywistość pola
Pole i eter
Rusztowanie mech.
Eter i ruch
Czas, odległość, . . .
Teoria względności
Continuum . . .
Ogólna teoria wzgl.
Wewnątrz i . . .
Geometria i . . .
Potwierdzenie teorii
Pole i materia
Streszczamy
Kwanty
  Źródło
Albert Einstein, Leopold Infeld
EWOLUCJA FIZYKI
Rozwój poglądów od najważniejszych pojęć do teorii względności i kwantów

W przekładzie Ryszarda Gajewskiego


  Pole i materia
 
Pole i materia
 
W
idzieliśmy, jak i dlaczego upadł mechanistyczny punkt widzenia. Wyjaśnienie wszystkich zjawisk przez założenie prostych sił działających między niezmiennymi cząstkami okazało się niemożliwe. Nasze pierwsze próby wyjścia poza pogląd mechanistyczny i wprowadzenia pojęć polowych doprowadziły w dziedzinie zjawisk elektromagnetycznych do doskonałych wyników. Sformułowano prawa struktury dla pola elektromagnetycznego, prawa wiążące pomiędzy sobą zdarzenia bardzo bliskie w przestrzeni i w czasie. Prawa te są zgodne ze szczególną teorią względności, gdyż są niezmienne względem transformacji Lorentza. Później ogólna teoria względności sformułowała prawa ciążenia. Są one znów prawami struktury, opisującymi pole grawitacyjne między cząstkami materialnymi. Łatwo było również uogólnić prawa Maxwella, tak by można je było stosować w dowolnym u. w., podobnie jak prawa ciążenia ogólnej teorii względności.
       Mamy dwa byty rzeczywiste: materię i pole. Nie ulega wątpliwości, że nie potrafimy sobie dziś wyobrazić całej fizyki zbudowanej w oparciu o pojęcie materii, tak jak to sobie wyobrażali fizycy początku dziewiętnastego stulecia. Przyjmiemy na razie oba te pojęcia. Czy można wyobrazić sobie materię i pole jako dwa odrębne i różne byty? Mając małą cząstkę materii, moglibyśmy sobie stworzyć naiwny obraz, według którego istnieje określona powierzchnia cząstki, gdzie sama cząstka przestaje istnieć i pojawia się jej pole grawitacyjne. W tym obrazie obszar, w którym obowiązują prawa polowe, jest wyraźnie oddzielony od obszaru, w którym obecna jest materia. Jakie są jednak kryteria fizyczne odróżniające materię od pola? Zanim poznaliśmy teorię względności, moglibyśmy odpowiedzieć na to pytanie w następujący sposób: materia ma masę, podczas gdy pole jej nie ma. Pole przedstawia energię, materia – masę. Ale wiemy już, że w świetle później zdobytej wiedzy taka odpowiedź nie jest wystarczająca. Z teorii względności wiemy, że materia przedstawia kolosalne zasoby energii oraz że energia przedstawia materię. Nie możemy więc odróżnić jakościowo materii od pola, gdyż różnica między masą a energią nie jest jakościowa. Ogromna większość energii jest skupiona w materii; jednakże pole otaczające cząstkę również przedstawia energię, choć w nieporównanie mniejszej ilości. Moglibyśmy zatem powiedzieć: Materia jest tam, gdzie koncentracja energii jest wielka, pole – gdzie koncentracja energii jest mała. Ale jeśli tak jest, to między materią a polem istnieje różnica raczej ilościowa niż jakościowa. Nie ma sensu uważać materii i pola za dwie zupełnie od siebie różne jakości. Nie można sobie wyobrazić określonej powierzchni wyraźnie oddzielającej pole od materii.
       Ta sama trudność powstaje dla ładunku i związanego z nim pola. Nie można, jak się zdaje, podać oczywistego jakościowego kryterium, pozwalającego odróżnić materię od pola lub ładunek od pola.
       Nasze prawa struktury, to znaczy prawa Maxwella i prawa ciążenia, zawodzą dla wielkich skupisk energii, czyli – jak można powiedzieć – tam, gdzie istnieją ładunki elektryczne lub materia. Czy nie można by jednak naszych równań tak zmienić, by obowiązywały one wszędzie, nawet w obszarach o ogromnej koncentracji energii?
       Nie można zbudować fizyki w oparciu o samo tylko pojęcie materii. Ale po uznaniu równoważności masy i energii podział na materię i pole jest czymś sztucznym i nieokreślonym. Czy nie moglibyśmy odrzucić pojęcia materii i zbudować fizyki czysto polowej? To, co dostarcza naszym zmysłom wrażenie materii, jest w rzeczywistości wielką koncentracją energii w stosunkowo małej przestrzeni. Moglibyśmy uważać materię za obszary przestrzeni, w których pole jest niezwykle silne. W ten sposób można by stworzyć nowe podłoże filozoficzne, którego ostatecznym celem byłoby objaśnienie wszystkich zjawisk przyrody za pomocą praw struktury, obowiązujących zawsze i wszędzie. Z tego punktu widzenia, rzucony kamień jest zmiennym polem, przy czym stany o największym natężeniu pola przemieszczają się w przestrzeni z prędkością kamienia. W naszej nowej fizyce nie byłoby miejsca dla materii i dla pola; jedynym bytem rzeczywistym byłoby pole. Ten nowy pogląd nasuwają nam wielkie osiągnięcia fizyki polowej, powodzenie w wyrażeniu praw elektryczności, magnetyzmu i ciążenia w postaci praw struktury i wreszcie równoważność masy i energii. Naszym ostatecznym celem byłoby takie zmodyfikowanie praw pola, aby nie zawodziły one w obszarach o ogromnej koncentracji energii.
       Jak dotąd nie udało nam się zrealizować tego programu w sposób przekonujący i konsekwentny. Decyzja, czy w ogóle jest to możliwe, należy do przyszłości. W chwili obecnej wciąż jeszcze musimy we wszystkich naszych faktycznych konstrukcjach teoretycznych zakładać istnienie dwóch bytów: pola i materii.
       Ciągle jeszcze mamy przed sobą podstawowe zagadnienia. Wiemy, że cała materia zbudowana jest tylko z niewielu rodzajów cząstek. W jaki sposób z tych elementarnych cząstek zbudowane są rozmaite rodzaje materii? W jaki sposób te elementarne cząstki oddziaływują z polem? Poszukiwanie odpowiedzi na te pytania doprowadziło do powstania w fizyce nowej koncepcji – teorii kwantów.
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach