Wenn wir zwei gleiche Ladungen haben, die durch einen gewissen Abstand voneinander getrennt sind , wissen wir, dass aufgrund des anderen eine Kraft auf jeden wirkt. Wie können wir davon zur Idee des elektrischen Feldes übergehen?
In dem Sinne, dass das elektrische Feld bedeutet, dass die Ladung ihren Einfluss im gesamten Raum hat, ohne Rücksicht darauf, ob eine andere Ladung vorhanden ist oder nicht? Oder ist es nur eine mathematische Annehmlichkeit, elektrische Felder zu definieren?
Einen experimentellen Test kann ich mir dafür nicht vorstellen, denn um das Feld nachzuweisen, müssen wir messen, also ist es nicht möglich zu sagen, ob das die Kraft verursachende Feld vorher existierte oder durch unsere Messung über eine Testladung entstanden ist.
Es gibt zwei Hauptsachen zu sagen:
Das Konzept des elektrischen Feldes ist nicht unbedingt erforderlich. Oder zumindest ist es nicht unbedingt erforderlich, wenn elektrostatische oder einfache elektrodynamische Phänomene untersucht werden. Man könnte sich elektrische Wechselwirkungen einfach als Summe einzelner Wechselwirkungen zwischen Punktteilchen vorstellen. Es ist jedoch leicht zu erkennen, dass die Konzeptualisierung der elektrischen Wechselwirkung mit einem Feld praktisch nützlich und ästhetisch ansprechend ist.
Wenn Sie sich dafür entscheiden, elektrische und magnetische Wechselwirkungen durch Felder zu beschreiben, erhalten Sie die Maxwell-Gleichungen . Natürlich könnten wir im Prinzip die gleichen physikalischen Gesetze in einer anderen Form ausdrücken, die keine Felder beinhaltet, aber niemand hat sich die Mühe gemacht! Und das liegt daran, dass Theoretiker die mathematisch einfachere und elegantere Art bevorzugen, Gesetze auszudrücken, und zumindest bis jetzt niemand eine bessere und elegantere Art gefunden hat, die Gesetze des Elektromagnetismus zu beschreiben.
Bonuspunkt: Das Konzept der elektrischen und magnetischen Felder sowie die korrelierten Konzepte des elektrischen Potentials und des magnetischen Vektorpotentials werden in der Quantenmechanik entscheidend. Denken Sie daran, dass im QM der Begriff „Kraft“ seine Bedeutung und Relevanz verliert; Die Dynamik eines QM-Systems wird durch den Hamiltonoperator beschrieben , konstruiert mit den Potentialen unseres Systems. Auch wenn das Konzept der Felder in der klassischen Mechanik technisch vermeidbar ist, wird es, sobald Sie in den Quantenapfel beißen, wirklich unerlässlich.
Versuchen Sie es mit der Freiheit
Philipp Holz