Was ist eigentlich ein „Feld“ in der Physik? Wie kann etwas etwas in der Ferne beeinflussen? [Duplikat]

Jeder Text beschreibt Felder nur mathematisch und als "Vektorfeld", in dem es heißt, dass ein Teilchen ein Feld erzeugt, weil jeder Punkt im Raum um es herum einem Kraftvektor zugeordnet wird. Aber es erklärt nie, wie ein Teilchen überhaupt ein Feld erzeugt oder was ein Feld wirklich ist oder wie ein Feld funktioniert – wie kann ein Teilchen ein anderes in der Ferne beeinflussen?

Sie sollten sich nicht vorstellen, dass ein Feld nur ein Produkt ist, das von einigen Teilchen abhängt. Ein Feld existiert unabhängig von Teilchen – genauso wie die Teilchen existieren. Eine Position und Geschwindigkeit beschreibt ein Teilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt, X ( T ) , v ( T ) . Für ein Feld müssen Sie stattdessen an jedem Punkt des Raums eine Zahl bestimmen. ϕ ( X , j , z , T ) .
Was die Felder physikalisch ausmacht, sind Billionen und Aberbillionen einzelner Photonen.
Feld ist eine physikalische Größe, ich mag diese Definition aus Wiki sehr. So wie die Masse eine physikalische Größe ist, so ist es auch das Feld (irgendeiner Art). Und dann haben Sie Gleichungen, die modellieren (vorhersagen), wie sich Objekte und Felder ändern werden, genau wie das Newtonsche Gesetz vorhersagt, wie sich die Position des Apfels ändern wird, wenn er Masse hat M
Mögliche Duplikate: physical.stackexchange.com/q/13157/2451 und Links darin.
Klassischerweise ist ein Feld etwas, das Raum einnimmt, was nur durch die Kräfte offenbart werden kann, die es auf materielle Körper ausübt, die in diesem Bereich des Raums platziert sind. Die Wirkung eines solchen Feldes kann als Zahl an jedem Punkt im Raum ausgedrückt werden.
Das Feld ist ein abstraktes Konzept, aber letztendlich entstehen Kräfte aufgrund des Austauschs virtueller Teilchen: siehe en.wikipedia.org/wiki/Force_carrier . Es gibt also keine Fernwirkung.

Antworten (3)

Hier ist eine Definition eines Feldes in der Physik:

In der Physik ist ein Feld eine physikalische Größe, typischerweise eine Zahl oder ein Tensor, die für jeden Punkt in Raum und Zeit einen Wert hat

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Als weiteres Beispiel kann man sich ein elektrisches Feld als einen "Raumzustand" vorstellen, der von einer elektrischen Ladung ausgeht und sich über den gesamten Raum erstreckt. Wenn eine elektrische Testladung in dieses elektrische Feld gebracht wird, beschleunigt das Teilchen aufgrund einer Kraft. Physiker haben festgestellt, dass der Begriff eines Feldes für die Analyse von Kräften von solch praktischem Nutzen ist, dass sie dazu gekommen sind, eine Kraft als Folge eines Feldes zu betrachten

Beachten Sie Folgendes: Physiker sind dazu übergegangen, eine Kraft als Folge eines Feldes zu betrachten.

Das ist der Kern der Verwirrung. Was physikalisch gesehen und gemessen werden kann, ist die Kraft . Das Gebiet der Physik ist Teil eines mathematischen Modells, einer mathematischen Darstellung im Raum (Skalar, Vektor oder Tensor im Allgemeinen), ein mathematisches Modell , das nachweislich funktioniert, dh bestehende Messungen anpasst und den Wert neuer Messungen unter verschiedenen Randbedingungen vorhersagt . Sagen Sie in diesem Beispiel die Kraft auf ein Testteilchen voraus.

Seit der Antike neigten die Menschen dazu zu glauben, dass Mathematik die zugrunde liegende Realität darstellt und Messungen darauf zurückzuführen sind, dass die Natur der Mathematik gehorcht ( in gewissem Sinne platonische Sichtweise).

Die Physik hat sich inzwischen weiterentwickelt, und es ist allgemein bekannt, dass physiktheoretische Modelle für spezielle Randbedingungen Gültigkeit haben:

1) Newtonsche Mechanik und klassischer Elektromagnetismus für Dimensionen, die der menschlichen Größe entsprechen.

2) Quantenmechanik und Quantenelektrodynamik für Dimensionen entsprechend h_bar

3) Spezielle Relativitätstheorie und Allgemeine Relativitätstheorie für sehr große Geschwindigkeiten bzw. große Massen.

Diese Modelle fügen sich nahtlos in Überschneidungsbereiche ein, aber wenn sie in der Klassifizierung klar sind, lässt sich erkennen, dass es keine eindeutige Möglichkeit gibt, Daten mathematisch zu beschreiben, damit gültige Vorhersagen getroffen werden können. Es gibt einfach bequemere Modelle. Beispiel: Man verwendet nicht die allgemeine Relativitätstheorie, um den Wurf eines Balls zu berechnen. Innerhalb der Messfehler ist die Newtonsche Mechanik durchaus ausreichend.

In dieser Frage von Ihnen

Aber es erklärt nie, wie ein Teilchen überhaupt ein Feld erzeugt oder was ein Feld wirklich ist oder wie ein Feld funktioniert – wie kann ein Teilchen ein anderes in der Ferne beeinflussen?

Die Mathematik und die Physik werden verwechselt.

Das Teilchen existiert, seine Wirkung auf andere Teilchen kann innerhalb der klassischen Elektrizität modelliert werden, wenn es sich um eine geladene Kugel handelt, indem die Gleichungen für elektrische Felder verwendet werden, und die Lösungen des Problems passen perfekt zu den Daten. Dabei ist eine Annahme/Axiom „Wirkung auf Distanz“, und es gibt kein Problem für Labormaße. Die Lösungen beschreiben innerhalb von Fehlern alle Wechselwirkungen makroskopischer Objekte.

Wenn es sich um ein Elementarteilchen handelt, beispielsweise ein Elektron, kann es immer noch mit dem elektrischen Feld modelliert werden, ABER ein Elektron ist eine quantenmechanische Einheit, und das mathematische Modell der Quantenelektrodynamik (QED) muss verwendet werden, um einen physikalischen Zustand zu beschreiben. In der QED gibt es keine Fernwirkung, alle Energie- und Impulsübertragungen sind durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt, und es existiert ein komplizierter Formalismus, um das Verhalten der Elektronen unter bestimmten Randbedingungen vorherzusagen, mindestens ein Semesterkurs. Also keine Fernwirkung auf der zugrunde liegenden Mikroebene der Quantenmechanik.

Da gezeigt werden kann, dass makroskopische theoretische Beschreibungen aus den mikroskopischen quantenmechanischen hervorgehen , gibt es für die klassischen Lösungen keine Fernwirkung, aber die Lichtgeschwindigkeit ist so groß, dass man sie auf makroskopischer Ebene ignorieren kann.

Ähnliche Argumente gelten für Gravitationsfelder, die ebenfalls von der Lichtgeschwindigkeit abhängen, und dies lässt sich an den kosmologischen Modellen des Universums ablesen.

Beim Studium der Physik muss man bedenken, dass die Theorien Beobachtungen beschreiben und eine erfolgreiche Theorie eine ist, die neue Messungen vorhersagt. Das Konzept eines "Feldes" ist eine nützliche Variable in den mathematischen Beschreibungen für die untersuchte experimentelle Situation, und der geeignete Rahmen muss gewählt werden, um eine einfache Lösung für ein gegebenes Problem zu haben.

Kann die gesamte Physik als Modell verallgemeinert werden / als eine Reihe von Modellen, die versuchen, die Realität, wie wir sie sehen, zu erklären? Newtonsche Gesetze, Energieerhaltung; Es ist leicht zu verstehen, dass dies Modelle sind, die einen Rahmen liefern, mit dem wir Phänomene erklären können. Aber betrachten wir die Bewegung eines beschleunigenden Objekts, das Objekt hätte zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Geschwindigkeit. Die Rate, mit der Geschwindigkeitsänderungen definiert werden können, scheint intuitiv zu sagen, dass sie physikalisch existieren, dass es nicht nur ein Modell ist. Oder ist es ein Ergebnis, das wir auf der Grundlage des Newtonschen Modells erhalten, mit dem wir die Welt betrachten?
Auch was ist mit einem Elektron? Ist ein Elektron auch ein Modell; Ich denke, dass die Existenz eines Elektrons ein Ergebnis des Modells ist, das wir entwickeln, um Fragen der Elektrizität zu betrachten. Ist das korrekt? Wir sagen auch, dass wir sehen, weil Photonen unsere Augen treffen, aber das ist ein Ergebnis davon, dass wir etwas namens Photonen definieren, nicht wahr? Wenn dem so ist, sind alle Erklärungen, die wir in der Physik geben, nicht die Realität selbst, sondern die Gründe, die wir selbst schaffen, während wir versuchen, eine Theorie zu entwickeln, die es schafft, Phänomene zu erklären. Hab ich recht? Sorry, wenn das dumm klingt. Herzlichen Dank
Es gibt Beobachtungen und Messungen. Wir messen die Länge eines Feldes, indem wir Schritte zählen. Dann gibt es Geometrie, die die Messungen anpassen und neue Entfernungen vorhersagen kann. Geometrie ist das Modell zur Kartierung der Erdoberfläche. Die Messungen sind real, und die Theoreme der Geometrie sind real, und es ist zufällig ein gutes Modell für die Kartierung der Erde. Elektronen sind real, sie wurden zuerst in Kathodenstrahlröhren gesehen und jetzt in Detektoren hst-archive.web.cern.ch/archiv/HST2005/bubble_chambers/… . Wir haben gute Modelle, um das Verhalten von Elektronen zu beschreiben und vorherzusagen.
Die Bedeutung physikalischer Modelle besteht darin, dass sie prädiktiv sein sollten, wenn eine Vorhersage nicht zu den Daten passt, das Modell verfälscht wird, die Daten real sind und durch ein anderes/besseres mathematisches Modell angepasst werden müssen. Theorien in der Physik verwenden Mathematik, um reelle Zahlen vorherzusagen, die mit neuen Daten verglichen werden können. Darüber hinaus befassen wir uns mit Philosophie und Metaphysik

Ein Feld ist eine Größe, die jedem Punkt im Raum zugeordnet ist. Die Menge kann ein Skalar (eine Zahl), ein Vektor oder etwas Komplizierteres sein.

Ein Partikel erzeugt nicht sofort das gesamte Feld. Es erzeugt es nur lokal und dann breitet sich die Änderung mit einer endlichen Geschwindigkeit aus (typischerweise Lichtgeschwindigkeit C ).

Die Ausbreitung des "Updates" ist auch lokal - Änderungen des Feldes wirken sich nur auf die (unendlich nahen) nahen Werte des Feldes aus. Dies wird durch partielle Differentialgleichungen beschrieben, die (wegen des wellenartigen Verhaltens) üblicherweise als Feldgleichungen oder Wellengleichungen bezeichnet werden.

Beispiele für solche partiellen Differentialgleichungen sind die Maxwell-Gleichungen (für den Elektromagnetismus) und die Einstein-Feldgleichungen (für die Gravitation).

Also wirkt sich zumindest in der klassischen Physik alles nur lokal auf alles andere aus.

EDIT: Für eine nette Erklärung dazu gibt es ein nettes MinutePhysics-Video .

Sie haben das Wortfeld achtmal verwendet, aber nie auf die Fragen von OP geantwortet, was es ist usw. Versuchen Sie, die Frage zu beantworten, ohne das Wort zu verwenden. Viel Glück, ich habe noch nie eine gute Antwort darauf gesehen.

Ein Feld ist ein mathematischer Begriff (wie Annas sehr gute Antwort erklärt). Was existiert, sind Vakuumfluktuationen - virtuelle Teilchen, die reale im richtigen Maße "verbinden". Sie bringen den Rest hervor.

Was ist eigentlich ein „Feld“ in der Physik? Wie kann etwas etwas in der Ferne beeinflussen? [Duplikat]
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