2.3. Полевое взаимодействие

Попробуем описать с помощью нашей модели полевой среды простейшее взаимодействие двух заряженных частиц, совершающих произвольное движение. Принято считать, что частицы просто взаимодействуют и все. А если надо что-то вычислить, то существуют формулы для силы, с которой одна частица действует на другую. Правда, следует отметить, что выражение для этой силы часто оказывается очень непростым и выражается через напряженности полей и потенциалы.

А как все это выглядит с позиций полевой физики? Прежде всего, надо заметить, что сами частицы вообще не взаимодействуют! Модель полевой среды означает, что удаленные объекты не могут взаимодействовать напрямую. Не существует дальнодействия, и сказать, что один заряд действует на другой, просто нельзя. Видимость взаимодействия удаленных заряженных частиц является следствием сложного процесса, протекающего в полевой среде между заряженными частицами.

Мы могли бы представить себе это примерно так (рисунок 2.3.1). Появление частиц изменяет свойства самой полевой среды. Подобно тому, как брошенный в воду мяч приводит к перераспределению воды и вызывает распространение кругов на поверхности. Так же и заряженная частица возмущает окружающую ее полевую среду. И чем сложнее ее движение, тем сильнее это возмущение.

Вызванное одной из частиц возмущение полевой среды начинает распространяться во всех направлениях. Как мы знаем, подобные возмущения распространяются не мгновенно, а с некой конечной скоростью, известной нам как скорость света C. По аналогии с механическими средами мы можем сказать, что эта величина определяется свойствами самой полевой среды. А значит, до тех пор, пока мы не будем готовы разобраться еще и в структуре полевой среды, скорость распространения возмущений – скорость света – будет являться фундаментальной характеристикой, общей для всех полевых процессов.

В конце концов возмущение, вызванное одной из частиц, достигает другой частицы. Перераспределение полевой среды в ее окрестности влияет на движение этой частицы и приводит к изменению ее положения и скорости. Это явление интерпретируется нами как действие силы. В логике полевой физики понятие силы является вторичным. Своеобразным упрощением, заменяющим описание сложного процесса в полевой среде.

Таким образом, притяжение или отталкивание частиц являются лишь видимым следствием тех или иных процессов, происходящих в невидимой полевой среде. Именно эти процессы и приводят к регистрируемым в экспериментах сближениям или удалениям частиц. Подобным образом два брошенных в воду мяча со временем могут сближаться или удаляться в зависимости от движения воды, наличия течений, вихрей или других подобных процессов.

Природа взаимодействия объектов на расстоянии состоит в том, что каждый из них возмущает окружающую полевую среду. Эти возмущения от каждого объекта распространяются в полевой среде и достигают других объектов. Искажения полевой среды в окрестности каждого объекта приводят к изменению характера его движения, которое интерпретируется как действие сил.

Тот факт, что далеко не каждое взаимодействие можно описать с помощью сил, стал понятен уже давно. Так, в квантовой механике вообще пришлось отказаться от понятия силы. Как впрочем, и от представлений о конкретном местоположении частицы и траектории ее движения. Просто в этом случае поведение полевой среды оказывается значительно сложнее, чем в классических условиях, и не допускает аналогичного формального описания.

Сформулированное нами виденье механизма взаимодействий в полевой среде уже заложило фундамент для понимания квантового поведения. Ведь возмущение полевой среды частицей-источником может быть далеко не столь простым, как возмущение от брошенного в спокойную воду мяча, которое соответствует классическому поведению и характерно для макрообъектов. Возмущение в полевой среде может быть подобно высокой морской волне, водоворотам, вихрям, внутренним течениям, турбулентности и другим подобным удивительным явлениям. Такое поведение оказывается характерным, как правило, для малых частиц.

Это связано с тем, что макрообъекты в большей степени сами определяют динамику полевой среды. А малые частицы, напротив, сильно подвержены влиянию среды. Порой отдельная частица вообще теряется на фоне движения полевой среды, и создается впечатление, что она стала подобна волне, потому что ее движение полностью повторяет движение самой среды. Она становится подобной кидаемому морскими волнами мячу во время шторма. Вот почему физика микромира обнаруживает столь большое количество совершенно необъяснимых и странных эффектов, составляющих предмет квантовой механики.

Впрочем, о естественном появлении в модели полевой среды квантовых эффектов мы поговорим чуть позже. В начале всегда важно разобраться с более простыми случаями и понять, как все работает. Поэтому, держа в уме возможность появления самых сложных процессов в полевой среде, мы пока попробуем смоделировать, напротив, наиболее простое поведение, соответствующее классическому случаю.