Polje (fizika)
From Wikipedia, the free encyclopedia
U fizici, polje je fizički kvantitet, predstavljen brojem ili tenzorom, koji ima vrednosti za svaku tačku u prostor-vremenu.[1][2][3] Na primer, na vremenskoj mapi temperatura površine se opisuje dodeljivanjem realnog broja svakoj tački na mapi; temperatura se može razmotriti u određeno vreme ili tokom određenog vremenskog intervala, kako bi se proučila dinamika promene temperature. Površinska karta vetra, koja dodeljuje vektor svakoj tački na mapi koja opisuje brzinu vetra u datoj tački, bila bi primer jednodimenzionalnog tenzorskog polja, tj. vektorskog polja. Teorije polja, matematički opisi kako se vrednosti polja menjaju u prostoru i vremenu, su sveprisutne u fizici. Na primer, električno polje je još jedno tenzorsko polje ranga-1, a potpuni opis elektrodinamike može se formulisati u smislu dva interaktivna vektorska polja u svakoj tački u prostoru-vremenu, ili kao teorija polja 2-tenzora pojedinačnog ranga.[4][5][6]
U savremenom okviru kvantne teorije polja, čak i bez pominjanja testne čestice, polje zauzima prostor, sadrži energiju i njegovo prisustvo sprečava klasični „pravi vakuum”.[7] To je podstaklo fizičare da smatraju da su elektromagnetna polja fizički entitet, čineći koncept polja potpornom paradigmom zdanja moderne fizike. „Činjenica da elektromagnetno polje može posedovati momenat i energiju čini ga veoma stvarnim ... čestica čini polje, a polje deluje na drugu česticu, i polje ima takva poznata svojstva kao što su sadržaj energije i momenta, baš kao što čestice mogu da imaju.”[8] U praksi je utvrđeno da se jačina većine polja umanjuje sa rastojanjem dok ne postane neodrediva. Na primer, jačina mnogih relevantnih klasičnih polja, poput gravitacionog polja u Njutonovoj teoriji gravitacije ili elektrostatičkog polja u klasičnom elektromagnetizmu, inverzno je proporcionalna kvadratu udaljenosti od izvora (tj. ona slede Gausov zakon). Jedna od posledica je da Zemljino gravitaciono polje brzo postaje neodredivo na kosmičkim razmerama.
Polje se može klasifikovati kao skalarno polje,[9] vektorsko polje,[10][11] spinorno polje[12] ili tenzorsko polje[13] prema tome da li je prikazana fizička količina skalar, vektor, spinor ili tenzor. Polje ima jedinstveni tenzorski karakter u svakoj tački u kojoj je definisano: tj. polje ne može biti skalarno polje negde, a vektorsko polje negde drugde. Na primer, Njutnovo gravitaciono polje je vektorsko polje: za određivanje njegove vrednosti u tački u prostor-vremenu potrebna su tri broja, komponente vektora gravitacionog polja u toj tački. Štaviše, unutar svake kategorije (skalar, vektor, tenzor) polje može biti ili klasično polje ili kvantno polje, zavisno od toga da li ga karakterišu brojevi ili kvantni operatori. Zapravo, u ovoj teoriji ekvivalentni prikaz polja je čestica polja, naime bozon.[14]