Полевая среда
В полевой физике ключевое физическое понятие «Поле» трансформируется в понятие «Полевая среда». Причин для этого много, поэтому здесь мы упомянем только одну из них, которой вполне достаточно.
В современной физике поле в большей степени интерпретируется как заданная в пространстве и времени математическая функция, которая определяет силу, действующую на пробную частицу со стороны других объектов, называемых источниками. При этом полагается, что сама пробная частица не влияет на поле или ее влияние пренебрежимо мало.
Полевая физика указывает на полную несостоятельность этой гипотезы. Находится немало примеров, которые показывают, что как источники, так и частица регистрации в равной мере влияют на ситуацию и должны определять поле. Это требует перейти от понятия поля, как математической функции, к понятию поля, как реальной физической сущности, называемой полевой средой. Она как-то распределена в пространстве, подвержена влиянию всех объектов, причем как «источников» так и исследуемой частицы, и испытывает собственную динамику, которая, в свою очередь, влияет на движение всех объектов. Другими словами, классический механизм взаимодействия, согласно которому источники создают поля, а поля влияют на исследуемый объект, заменяется новым подходом, в рамках которого «все влияет на все» через полевую среду и разделение объектов на источники и исследуемое тело оказывает очень условным.
Полевая физика показывает, что именно формальный математический подход к полю, несимметричный в плане «источник – исследуемая частица» привел к нестыковке классической механики и электродинамики на рубеже XIX-XX веков. Именно по этой причине пришлось от преобразований Галилея перейти к преобразованиям Лоренца, использовать формальную зависимость массы от скорости и иные релятивистские поправки. Аналогично, формальное отношение к полю как к математической функции, а не к реальной физической сущности, не позволило естественным образом получить в классической теории поля дискретность и квантовое поведение и потребовало создание квантовой физики в ее нынешнем виде.
Переход от формального математического понятия поля к полевой среде позволяет построить альтернативную физику. По духу она во многом похожа на классическую физику и оперирует столь же наглядными и простыми понятиями пространства, времени, материи, движения и взаимодействий, однако позволяет естественным образом описать и объяснить как релятивистские и квантовые эффекты, так и немало других неклассических явлений.
С точки зрения истории физики, суть понятия «полевая среда» не ново. Если говорить о периоде рождения электромагнетизма, то полевая среда очень созвучна понятию поля в наглядных моделях Фарадея-Максвелла с потоками и вихрями. Если же обратить внимание на более позднюю эпоху, то понятие полевой среды очень близко к понятию эфира, с той лишь разницей, что эфир рассматривался как абсолютная неподвижная субстанция, а полевая среда, напротив, как динамичная сущность, т.е. полевая среда в каком-то смысле – это относительный, а не абсолютный эфир. В современной физике возврат к понятию эфира и полевой среды происходит с помощью концепции физического вакуума, хотя искусственность и излишняя математизация этого понятия очевидны.
В полевой физике рассматривается в основном две модели полевой среды. Первая из них – модель полевых оболочек. Она соответствует ситуации, когда объектов мало, расстояния между ними велики и связи малы, в результате чего полевая среда фактически распадается на шарики-оболочки отельных частиц. Это приближение соответствует классическому поведению, в рамках него справедлив закон обратных квадратов для любого типа взаимодействия, а также принцип суперпозиции. Из этого приближения следуют классическая механика, классическая электродинамика, частично теория относительности и ряд других приложений.
Вторая модель соответствует наличию единой полевой оболочки, неделимой между объектами. Такая модель становится необходимой в условиях сильных связей (сильных полей), высокой концентрации частиц в малой области пространства. В этих условиях появляются коллективные эффекты, дискретность, собственные частоты, нарушается принцип суперпозиции, закон обратных квадратов. Приближение единой полевой оболочки соответствует квантовому поведению, ядерной физике, физике твердого тела и немалому количеству других, еще не изученных областей физики.
Для количественного описания полевой среды используется функция плотности полевой среды W = W(r, t). Эта величина позволяет оперировать понятиями больше-меньше и формализовать на математическом языке принципы динамики полевой среды. В классической интерпретации функция плотности полевой среды трансформируется в функцию полевой связи частиц, которая совпадает с известным понятием потенциальной энергии взаимодействия. В квантовых условиях понятие плотности полевой среды отчасти перекликается с пси-функцией и плотностью вероятности обнаружения частицы в данной области пространства.
Полевая физика выделяет две компоненты полевой среды – электрическую и гравитационную, которые позволяют объяснить все известные эффекты. При этом сильное (ядерное) и слабое взаимодействия не рассматриваются в полевой физике как самостоятельные, а являются комбинацией электрической и гравитационной компонент полевой среды в особых условиях. Так, например, полевая физика показывает, что в атомном ядре гравитационное взаимодействие играет ключевую роль и совместно с электрическим взаимодействием приводит к сильному притяжению одноименных электрических зарядов на очень малых расстояниях. Полевая физика позволяет даже получить выражение для потенциала таких ядерных сил.
Подробному изучению свойств полевой среды посвящен двухтомник «Полевая физика, или как устроен Мир?».