Где берут энергию заряженные частицы -

[alex4130]

для генерации своих полей ?

[Munin]

Они на это энергию не тратят, поэтому и не должны ниоткуда брать.

Когда возникают новые частицы из ничего (например, электрон-позитронная пара), на это тратится энергия из тех условий, которые привели к их возникновению (например, из столкновения других частиц).

[alex4130]

Да, но там вся энергия идет в массу а с полем как ?
Я хочу понять, поле заряда принадлежит частице или это результат действия частицы на пространство.

[Munin]

Нет, не вся энергия идёт в массу, часть - в поле. Собственно, энергия поля рассматривается как часть массы. Когда частица наблюдается издалека, у неё одна масса - "одетая", включающая в себя энергию поля. Когда частицу измеряют вблизи, можно заметить, что масса у неё меняется, за счёт того, что часть поля остаётся позади, и в пределе масса должна превратиться в другую, "голую". Правда, рассчитать её не так-то просто, и во многих расчётах получаются бесконечные результаты. Но по крайней мере, начало этого процесса - в экспериментах обнаружено.

Кроме того, поскольку фактически измеряется не масса по отдельности, а отношение $e/m$ (иначе, кроме как за электрический заряд, мы не можем приложить к электрону никакой контролируемой силы), то тот же самый процесс можно описать как изменение заряда при наблюдении на разных расстояниях. Или, с учётом определения $\alpha=e^2,$ как изменение константы $\alpha.$ Поэтому про него обычно говорят, как про "бегущую константу взаимодействия, и описывают как падение величины $\alpha^{-1}$ с 137 до где-то 127-129, не помню точно.

[alex4130]

Хорошо а как тогда быть со спином и с гравитацией ? ведь гравитация искривляет пространство а на это нужна энергия. Получаеться что гравитация и электро-магнетизм как то связаны. При анигиляции исчезает гравитационное поле и появляеться электромагнитное.

-- Пн май 14, 2012 11:53:03 --

Почему считают что поле принадлежит частице ? а не есть результат действия частицы на пространство?

-- Пн май 14, 2012 12:02:44 --

Говорят что гравитация искривляет пространство. Гравитация это вообще поле или это кривизна пространства? Может масса искривляет пространство и мы наблюдаем кривизну пространства и никакого гравитационного поля нет? Как понять что первично, откуда ноги растут:) ?

[Munin]

alex4130 в сообщении #570637 писал(а):

Хорошо а как тогда быть со спином и с гравитацией ?

А при чём они тут вообще? "А как быть с политической обстановкой во Франции?"

alex4130 в сообщении #570637 писал(а):

ведь гравитация искривляет пространство а на это нужна энергия.

Снова: на то, что существует испокон времён, энергия не нужна. У заряда как было раньше поле, так и осталось. Энергию тратить не нужно. У планеты как было искривлённое пространство-время (не пространство!!!), так и осталось. Энергию тратить не нужно.

alex4130 в сообщении #570637 писал(а):

Получаеться что гравитация и электро-магнетизм как то связаны.

Ну надо же! Всё как-то связано. Другое дело, что не слишком глубоко. Камень, бросаемый в воду, делает круги, но это не значит, что он состоит из воды. (Неверен и противоположный вывод. Если бросить в воду "кусок воды", то тоже пойдут круги.)

alex4130 в сообщении #570637 писал(а):

При анигиляции исчезает гравитационное поле и появляеться электромагнитное.

При аннигиляции не исчезает гравитационное поле!!!

Гравитация - это притяжение к энергии. Энергия при гравитации сохраняется, так что и притяжение никуда не девается.

alex4130 в сообщении #570637 писал(а):

Почему считают что поле принадлежит частице ? а не есть результат действия частицы на пространство?

Потому что так никто не считает. Или считают только в приближённом смысле, осознавая, что он приближённый. Когда частица летает сама по себе, "её поле" летает вместе с ней, как хвостик за Жучкой. Вот и удобно говорить "поле у частицы". А в более сложных случаях поле, создаваемое частицей - это результат действия частицы на поле. (Не на пространство! На поле!!!)

Когда вы рассматриваете два тела, вы пишете лагранжиан:

$$L=\tfrac{m_1}{2}\partial_t^2x_1+\tfrac{m_2}{2}\partial_t^2x_2-U(x_1-x_2),$$

и из члена взаимодействия $U(x_1-x_2)$ получаются силы, действующие от одного тела на другое, и от другого на первое, противоположные друг другу по третьему закону Ньютона: $-\partial U/\partial x_1=-(-\partial U/\partial x_2).$
Точно так же, для частицы в поле записывается действие:

$$S=-\tfrac{1}{4}\int F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}d^4x-\int eA_\mu dx^\mu-\int m\,ds$$

и из члена взаимодействия $-\int eA_\mu dx^\mu\equiv-\int eA_\mu j^\mu d^4x$ получаются обобщённые силы, описывающие воздействие частицы на поле (член $ej_\mu$ в уравнениях Максвелла с источниками), и воздействие поля на частицу (сила Лоренца $eF^{\mu\nu}u_\nu$ в уравнении движения заряда - втором законе Ньютона).

Разумеется, поле - самостоятельная динамическая система. Частица, воздействуя на него, приводит к возмущению, имеющему (в отсутствие других источников, и при равномерном движении частицы) вид кулоновского потенциала, следующего за частицей. Поле, в свою очередь, воздействует на частицу. Когда две частицы взаимодействуют посредством поля, то во взаимодействии участвуют три динамических системы, и поле служит посредником, получая воздействия и от той, и от другой частицы, и передавая их другой и первой (роль поля может к этому не сводиться, если частицы излучают ещё и какие-то волны на бесконечность, или сами подставлены под падающую волну).

[Monkey]

Согласно СТО максимальная скорость распространения не превышает скорости света. Если рассмотреть случай, когда частица покоится, то с течением времени сфера, в которой существует поле частицы расширится. Будет ли при этом затрачиваться на что-либо энергия? Здесь конечно надо предполагать, что когда-то частицы не было и следовательно не было ее поля.

[Munin]

Monkey в сообщении #570928 писал(а):

Здесь конечно надо предполагать, что когда-то частицы не было и следовательно не было ее поля.

Чтобы такое предполагать, надо детализировать, как частица появилась, и как появилось её поле. Частицы с полем не появляются поодиночке: есть закон сохранения заряда. Значит, должна появиться частица с противоположным зарядом, например, античастица. Этот противоположный заряд создаёт и противоположное поле, так? Так что речь идёт о полях двух зарядов, и надо знать, как оно устроено, какую имеет энергию, по сравнению с полями этих зарядов по отдельности, и как меняется в зависимости от расстояния между зарядами, их скоростей, чтобы разобраться, что именно там расширяется.

[Monkey]

Munin в сообщении #570984 писал(а):

... Частицы с полем не появляются поодиночке: есть закон сохранения заряда. ...

Спасибо, я об этом не подумал. Если рассмотреть, например, возникновение электрона и позитрона из фотона, то в области вокруг них в общем случае потенциал электрического поля не равен нулю (равен нулю только в плоскости, проходящей через середину и перпендикулярной отрезку между двумя частицами), и получается, как бы, распространение электрического поля.
Может быть поле как таковое не имеет энергии? По современным понятиям, если я не ошибаюсь, поле означает наличие каких либо переносчиков (фотоны - электромагнитное, гравитоны - гравитационное, бозоны - ядерное, глюоны - ядерное), т.е. в любом заданном объеме пространства, где действует поле есть эти частицы - т.е. и должна быть энергия? В чем то я не прав, но в чем?

[Munin]

Monkey в сообщении #571257 писал(а):

Может быть поле как таковое не имеет энергии?

Поле имеет энергию. Плотность энергии поля (измеряется в Джоулях на кубический метр, или в эргах на кубический сантиметр) выражается формулой

$$W=\dfrac{E^2+H^2}{8\pi},$$

и положительна и в случае любого ненулевого электрического, и любого ненулевого магнитного поля (и разумеется, в случае присутствия их обоих).

Monkey в сообщении #571257 писал(а):

По современным понятиям, если я не ошибаюсь, поле означает наличие каких либо переносчиков (фотоны - электромагнитное, гравитоны - гравитационное, бозоны - ядерное, глюоны - ядерное), т.е. в любом заданном объеме пространства, где действует поле есть эти частицы - т.е. и должна быть энергия?

Да, но рассуждения с полями, которые создаются заряженными частицами, требуют понимания физики виртуальных частиц (термин не имеет ничего общего с компьютерной "виртуальной реальностью", и вообще появился на десятки лет раньше), поскольку частицы-переносчики в этом случае будут в виртуальном состоянии. Это очень сложно, проходится где-то не раньше 3 курса на физических специальностях...

Гораздо проще рассмотреть не квантовую (с частицами-переносчиками), а классическую задачу. У нас есть электрон и позитрон. Поле вокруг них - это поле двух заряженных частиц (более того, движущихся). Электрон и позитрон разлетаются из одной точки с некоторыми начальными скоростями. Поле разлетается вокруг них впереди них, со скоростью света. Но изначально это поле слабое (потому что две близкие частицы практически компенсируют поля друг друга), и только со временем становится сильнее. Движение электрона и позитрона подобно кеплеровскому движению, то есть они разлетаются друг от друга по гиперболе - если бы у них было недостаточно энергии, чтобы разлететься, мы бы и не говорили о рождении пары. При этом они тратят свою изначальную кинетическую энергию, и на бесконечности будут двигаться медленнее, чем вначале. Эти потери энергии можно заметить, обратив внимание на энергию возникшего поля электрона и позитрона - это поле постепенно усиливается, и выходит на предел, когда электрон и позитрон разлетаются на бесконечность, и перестают влиять друг на друга. На другом языке, эта энергия переходит в потенциальный вид, поскольку электрон "выбирается из потенциальной ямы" вблизи позитрона, и позитрон аналогично. Но эти два языка описывают одно и то же явление, так что учитывать эффект надо один раз.