Классификация основных полей

В классическом представлении различают два вида материи: вещество и поле. К первому из них относятся атомы, молекулы и все построенные из них тела, структура и форма которых весьма разнообразны. Поле - особая форма материи, иногда его называют физическим полем. Оно характеризуется отсутствием массы покоя, но обладает энергией и передает ее. В настоящее время различают четыре вида полей соответственно основным видам фундаментальных взаимодействий: гравитационное поле, электромагнитное поле, поле слабых сил и поле ядерных сил. По современным представлениям любое взаимодействие тел или обмен энергией происходит через одно из четырех фундаментальных полей. Взаимодействие через любое поле происходит за счет обмена виртуальными частицами - квантами поля. У каждого поля имеются свои особые кванты поля, переносчики взаимодействий.

Согласно общей теории относительности, источниками гравитационного поля являются масса или энергия, а также импульс и поток массы. Переносчиком гравитационного взаимодействия является частица - гравитон (гравитино), масса покоя которой равна нулю. Скорость распространения частиц этого поля равна скорости света. Радиус действия поля равен бесконечности.

Поле слабых сил. Переносчиком взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны: W ⁺, W ^- и Z. Масса покоя этих частиц довольно велика. Радиус действия сил поля имеет порядок 10^-15 м.

Поле ядерных сил. Переносчиками взаимодействия являются глюоны. Радиус действия сил поля примерно равен 10^-13 м.

Электромагнитное взаимодействие. Переносчиками взаимо­действия является квант электромагнитного поля - фотон. Масса покоя фотона равна нулю. Скорость движения всегда равна скорости света. Радиус действия сил поля - бесконечность.

В повседневной жизни и технике мы чаще всего встречаемся с различными видами электромагнитных взаимодействий: силы упругости, трения, силы наших мышц и мышц различных животных и т.д.

Электромагнитное взаимодействие позволяет видеть окружающие нас многообразные предметы и тела, так как свет - одна из форм электромагнитного поля. Сама жизнь немыслима без сил электромагнитной природы. Живые существа и даже человек, как показывают полеты космонавтов, способны длительное время находиться в состоянии невесомости, когда силы всемирного тяготения заметно не проявляются. Но если бы на мгновение прекратилось действие электромагнитных сил, то сразу исчезла бы и жизнь. Строение атомной оболочки, сцепление атомов в молекулы (химическая связь) и образование из вещества тел различной формы определяются исключительно электромагнитным взаимодействием.

К созданию электромагнитной теории поля привела длинная цепь случайных открытий и планомерных кропотливых исследований, начиная с обнаружения способности янтаря, потертого о шелк, притягивать легкие предметы, и кончая предположением великого английского ученого Джеймса Клерка Максвелла о порождении магнитного поля переменным электрическим полем.

Лишь после создания Максвеллом электромагнитной теории поля, во второй половине XIX в., началось широкое практическое использование электромагнитных явлений. Изобретение радио русским физиком и электромехаником А.С. Поповым (1859-1906) - одно из первых важнейших применений принципов новой, электромагнитной, теории.