Материально ли элетрическое поле?

[мат-ламер]

Решая задачу Munina (тут рядом на форуме), пытаюсь вспомнить, что проходил в школе по электростатике. Возник вот такой вопрос. Является ли электрическое поле материальным объектом или это чисто математическая абстракция? В берклеевском курсе по физике (т.2 . Электричество и магнетизм, п.2.8. Энергия, связанная с электрическим полем) есть формула (36), выражающая энергию электрического поля через её напряжённость. Если у поля есть энергия, то вроде это объект материальный. Однако возникает вопрос. Вот мы сдвигаем электрические заряды. Затрачиваем энергию. Куда эта энергия девается? Превращается в энергию электрического поля? Или в процессе движения возникают фотоны? Или повышается энергия электронов проводимости? Энергию эту можно вернуть назад, раздвинув тела в первоначальное положение. Так что насчёт фотонов я не прав. Или всё же всю энергию не возвратишь?

[мат-ламер]

Ещё такой вопрос. Допустим в вакууме между двумя заряженными телами родились виртуальные частицы. Под действием электрического поля могут ли они превратиться в реальные? И откуда возмётся энергия? Может из энергии электрического поля? Если это так, то это веский аргумент в пользу материальности электрического поля. Хотя, что такое материальность, ещё надо корректно определить.

[gris]

мат-ламер писал(а):

мы сдвигаем электрические заряды. Затрачиваем энергию. Куда эта энергия девается?

Двигая заряды, мы производим работу и тем самым увеличиваем потенциальную энергию системы зарядов. Электромагнитное поле скорее всего материально. Но это зависит от того, что лично Вы понимаете под материей.

[nestoklon]

мат-ламер в сообщении #191658 писал(а):

Под действием электрического поля могут ли они превратиться в реальные? И откуда возмётся энергия? Может из энергии электрического поля?

Да, да.
Более того, даже под действием гравитационного могут. Хокинг, испарение ЧД, всё такое...

[Munin]

мат-ламер в сообщении #191617 писал(а):

Однако возникает вопрос. Вот мы сдвигаем электрические заряды. Затрачиваем энергию. Куда эта энергия девается? Превращается в энергию электрического поля?

Да. Это красивый и точный результат, который можно проверить интегрированием: энергия электростатического поля в точности равна потенциальной энергии зарядов в этом поле. Точнее, если два заряда сблизить, то дельта энергии поля будет равна потенциальной энергии системы, как с плюсом для одноимённых зарядов, так и с минусом для разноимённых. Энергию поля данной системы зарядов можно посчитать, взяв потенциальную энергию каждого элементарного зарядика в поле остальных. Тонкость в том, что поле его самого учитывать не нужно.

мат-ламер в сообщении #191658 писал(а):

Допустим в вакууме между двумя заряженными телами родились виртуальные частицы. Под действием электрического поля могут ли они превратиться в реальные? И откуда возмётся энергия? Может из энергии электрического поля?

Этот процесс можно рассматривать по аналогии с зонным строением твёрдых тел. В электрическом поле зоны наклоняются, так что нижняя граница энергии свободной (верхней) зоны в одном месте становится ниже, чем верхняя граница заполненной (нижней) зоны в другом месте. Здесь верхняя зона - зона свободных электронов, а нижняя зона - море Дирака, заполненное электронами под завязку, так что дырка в этой зоне ведёт себя как положительный заряд - позитрон. Так вот, при таком перекосе возникает энергетическая выгода электрону из нижней зоны перейти в верхнюю в другом месте, и он может сделать это за счёт туннельного эффекта. Это и будет рождение пары.

Энергия здесь возьмётся из энергии электрического поля следующим образом: рождённые электрон и позитрон будут создавать своё электрическое поле, замыкая на себя линии внешнего исходно приложенного поля. Из-за того, что электрон "родится" ближе к плюсу, а позитрон ближе к минусу, в результате конфигурация зарядов и электрического поля будет иметь энергию меньше, чем исходная конфигурация - просто однородное поле. Как видите, на этом этапе материальность электрического поля ещё не требуется.

мат-ламер в сообщении #191658 писал(а):

Хотя, что такое материальность, ещё надо корректно определить.

Считается, что поле материально, по следующим причинам:
- у него есть своя энергия
- у него есть свой импульс
- у него есть свои собственные степени свободы, которые могут "запоминать" прошлое и эволюционировать независимо от степеней свободы зарядов и других материальных тел.

Я бы сюда добавил ещё кое-что, но это уже тонкости.

[Droog_Andrey]

Электрическое поле само по себе, т.е. в отрыве от создающего его заряда, - математическая абстракция.

Реальное электрическое поле связано с реальным материальным объектом и может быть охарактеризовано мерой количества материи - энергией.

Т.е. под словами "электрическое поле" в разном контексте могут понимать как материальный объект, так и математическую абстракцию.

Строго же говоря, электрическое поле материально и должно рассматриваться в совокупности с создающим его зарядом.

[Zai]

мат-ламер писал(а):

Является ли электрическое поле материальным объектом ...

Континуальная материя способна запасать энергию в точке и переносить ее вместе с смещениям точек среды. В гидродинамических и упругих средах это выражено в сохранении тепловой, кинетической и потенциальной энергий. Кинетическая и потенциальная энергии выражаются в виде квадратов параметров среды, тепловая - линейно зависит от температуры. Отсутствие в электрическом поле линейной зависимости энергии точки пространства от определяющих параметров поля не может быть свидетелством материальности электрического поля.

[Droog_Andrey]

Zai писал(а):

Континуальная материя способна запасать энергию в точке

Не может. Материальных точек в реальности не существует, это математическая абстракция.

[Munin]

Droog_Andrey
Пожалуйста, проследуйте со своими представлениями на соседний форум, http://dxdy.ru/diskussionnye-temy-f-f29-0.html . А здесь вмешиваться не надо. Здесь серьёзные люди разговаривают. Пытаются, сквозь создаваемый вами шум.

[Droog_Andrey]

Munin, будьте, пожалуйста, поаккуратней в выражениях.

По существу есть что сказать?

P.S. Вопрос в заглавии темы, ИМХО, уже исчерпан.

[Munin]

Droog_Andrey в сообщении #192197 писал(а):

По существу есть что сказать?

Автору темы я по существу уже ответил. А для ответов по существу на тезисы типа "Электрическое поле само по себе, т.е. в отрыве от создающего его заряда, - математическая абстракция." и "Строго же говоря, электрическое поле... должно рассматриваться в совокупности с создающим его зарядом." есть другой форум, на котором я и буду вести о них разговор. А не здесь. Понимаете? Не говоря уже об ответе "Не может. Материальных точек в реальности не существует, это математическая абстракция.", который просто демонстрирует, что вы ни в малейшей степени не поняли высказывания Zai (он говорил про макроскопическое описание сплошных сред, а не про материальные точки).

Droog_Andrey в сообщении #192197 писал(а):

P.S. Вопрос в заглавии темы, ИМХО, уже исчерпан.

Это решать автору темы, а не посторонним типа вас. Кроме того, если по-вашему, вопрос исчерпан, для вас нет поводов вообще вмешиваться в эту тему.

[Droog_Andrey]

Munin писал(а):

А не здесь. Понимаете?

ОК, пусть будет по-Вашему.

Munin писал(а):

Не говоря уже об ответе "Не может. Материальных точек в реальности не существует, это математическая абстракция.", который просто демонстрирует, что вы ни в малейшей степени не поняли высказывания Zai

Вы часто делаете такие поспешные выводы?

Я своим комментарием предупредил неверные выводы, которые могли быть сделаны из прокомментированного некорректного выражения.

Munin писал(а):

Это решать автору темы, а не посторонним типа вас.

Я написал "ИМХО".

Munin писал(а):

Кроме того, если по-вашему, вопрос исчерпан, для вас нет поводов вообще вмешиваться в эту тему.

Темам свойственно развиваться.

На этом форуме принято строго следовать букве заглавия темы и не отступать от неё? Если так, то вопросов более не имею и из темы удаляюсь.

[Меджнун]

gris писал(а):

мат-ламер писал(а):

мы сдвигаем электрические заряды. Затрачиваем энергию. Куда эта энергия девается?

Двигая заряды, мы производим работу и тем самым увеличиваем потенциальную энергию системы зарядов. Электромагнитное поле скорее всего материально. Но это зависит от того, что лично Вы понимаете под материей.

Тут возникает еще один вопрос, если двигать заряды и тем самым увеличивая потенциальную энергию системы зарядов, увеличиваем ли мы массу системы зарядов, так как энергия системы увеличилась на $\Delta E$. Если в результате того, что системе была сообщена энергия, то увеличение массы в чем выразится? Как будет, если рассмотреть случай с системой зарядов, состоящих из двух электронов?

[Munin]

Droog_Andrey в сообщении #192357 писал(а):

Я своим комментарием предупредил неверные выводы

которые могли сделать только вы сами. Никто, кроме вас, так невнимательно не читает.

Droog_Andrey в сообщении #192357 писал(а):

Темам свойственно развиваться.

Что не оправдывает вмешательство в тему с посторонними замечаниями.

===========================================

Меджнун в сообщении #192385 писал(а):

Тут возникает еще один вопрос, если двигать заряды и тем самым увеличивая потенциальную энергию системы зарядов, увеличиваем ли мы массу системы зарядов, так как энергия системы увеличилась на $\Delta E$.

Да.

Меджнун в сообщении #192385 писал(а):

Если в результате того, что системе была сообщена энергия, то увеличение массы в чем выразится?

В увеличении массы. А что вы имели в виду?

Меджнун в сообщении #192385 писал(а):

Как будет, если рассмотреть случай с системой зарядов, состоящих из двух электронов?

Точно так же.

[Меджнун]

Если происходит изменение массы электронов, то в чем это выразится, в поглощении фотона? Если сообщить двум электронам энергию, двигая электроны, то увеличение энергии электронов согласно квантовой механике, должно произойти скачкообразно, тогда и движения электронов будут скачкообразными, то есть на порцию энергии, а если до целой порции не дотягивает сообщаемая энергия сдвиг на столько, чтобы сообщаемая энергия была меньше минимального кванта энергии, которую способен поглотить электрон. И вообще если происходит сдвиг или движение, то энергия в виде чего будет поглощена электронами?