Что такое электрический заряд?

[Munin]

Intel в сообщении #630553 писал(а):

Значит, если бы электрон состоял из таких же мелких частиц с меньшим зарядом чем у электрона, как кварки, мы могли бы подбирать заряд электрона и конструировать другие не элементарные частицы.

Это чушь. Неэлементарные частицы образуются не за счёт зарядов, а за счёт взаимодействий. И электрон тоже участвует в составе таких частиц. Кварки образуют неэлементарные частицы под названием протоны, а электроны образуют неэлементарные частицы под названием атомы.

[mihmih]

И это!

[fancier]

Дискретность электрического заряда "объясняет" следующая топологическая модель. В 4-пространстве-времени электромагнитное поле отождествляется с 2-формой $F$, являющейся локально точной -- имеющей вид $dA$, где 1-форма $A$ -- 4-потенциал (электростатический потенциал $+$ векторный потенциал магнитного поля). Но глобально $F$ не может быть точной -- если сфера $S^2$ сцеплена с мировой линией электрона, то $\int_{S^2}F\neq 0$ по закону Гаусса. Таким образом, A можно рассматриваться как связность в некотором линейном расслоении, базой которого является дополнение к мировым линиям заряженных частиц. Тогда $F$ является кривизной этой связности (=напряженность э.-м. поля в физической терминологии).

Рассмотрим случай одной частицы. Заметим, что $H^2(\mathbb{R}^4\backslash \mathbb{R},\, \mathbb{Z})\cong \mathbb{Z}$ (так как $\mathbb{R}^4\backslash \mathbb{R}$ деформационно ретрагируется на $S^2$), и, согласно теории Черна-Вейля, класс когомологий формы $F$ есть (с точностью до постоянного множителя) первый класс Черна $c_1\in H^2(\mathbb{R}^4\backslash \mathbb{R},\, \mathbb{Z})$ этого линейного расслоения. С другой стороны, этот класс естественно интерпретировать как электрический заряд (что показывает рассмотрение кулоновского потенциала).

P.S.: Не знаю, наверное мое объяснение пересекается с некоторыми из данных выше, за что прошу прощение у их авторов.

[type2b]

нет, не так. Для электрического заряда $dF=0$ всюду (размажьте его для простоты), и расслоение тривиально, $c_1=0$. Поток электрического поля это $\int \star F$. То, о чем вы говорите -- магнитный заряд. Об этом и говорилось выше.

[fancier]

type2b в сообщении #631095 писал(а):

нет, не так. Для электрического заряда $dF=0$ всюду (размажьте его для простоты), и расслоение тривиально, $c_1=0$. Поток электрического поля это $\int \star F$. То, о чем вы говорите -- магнитный заряд. Об этом и говорилось выше.

Да, согласен. Для того же кулоновского потенциала $F=-qd(\frac{1}{r}dt)$, значит $[F]=0$, в то время как $\star F=\frac{q}{4\pi}\frac{xdydz+ydzdx+zdxdy}{r^3}$ -- образующая когомологий Де Рама $H^2(\mathbb{R}^4\backslash \mathbb{R})$.

P.S.: На самом деле приведенное выше "объяснение" дано в книге Jonathan Rosenberg "Topology, C*-Algebras, and String Duality", p. 21.

[bereg]

Начальное знакомство с электричеством. Первые загадки и логические ошибки, допущенные при знакомстве с этим явлением

Первые серьезные научные работы в области электричества были выполнены Бенджамином Франклином (1706 – 1790).

В 1746-54 гг. он осуществил ряд экспериментальных исследований, принесших ему широкую известность [1]. Франклин объяснил действие лейденской банки, построил первый плоский конденсатор, состоящий из двух параллельных металлических пластин, разделенных стеклянной прослойкой, изобрел в 1750 г. молниеотвод, доказал в 1753 г. электрическую природу молнии (опыт с воздушным змеем) и тождественность земного и атмосферного электричества. В 1750 г. он разработал теорию электрических явлений – так называемую “унитарную теорию”, согласно которой электричество представляет особую тонкую жидкость, пронизывающую все тела. В каждом незаряженном теле, по представлениям Франклина, всегда содержится определенное количество “электрической жидкости”. Если по каким-либо причинам в теле появляется ее излишек, то тело заряжается положительно, когда ее недостает – отрицательно.

Здесь мы видим, что Франклин подходит к явлению электричества с макроскопической точки зрения, т.е. эмпирически и под “электрической жидкостью” с точностью до знака следует понимать просто электроны. Такое название возникло по той причине, что количество этой “таинственной жидкости” в телах можно было плавно изменять: убавлять или прибавлять.

В этой теории Франклина впервые было введено понятие положительного и отрицательного электричества. Исходя из своей теории, он объяснял наблюдаемые им явления. В унитарной теории Франклина содержался закон сохранения “электрической жидкости” или электрического заряда в современном представлении.

Это были первые макроскопические, опытные представления об электрических полях. Впоследствии эти макроскопические представления были перенесены на микрочастицы. По аналогии с макроскопическими телами физики стали представлять себе микрочастицы не иначе как заряженные некоторой “электрической жидкостью”, которая до последнего времени оставалась загадкой.

Таким образом, мы видим, что исторически понятие “электрический заряд” было введено в то время, когда носители электрических явлений – электроны, позитроны и другие элементарные частицы еще не были известны.
При этом заряд воспринимался макроскопически как некоторая непрерывная субстанция вроде жидкости, которую можно добавлять или убавлять на поверхности диэлектриков, т.е. как бы “заряжать” или “разряжать” поверхность стекла, янтаря и т.д. Аналогами понятия “электрический заряд” можно назвать “теплород” или “флогистон”, которые были в употреблении в то время, когда физики весьма смутно представляли себе тепловые явления в веществах. Сюда же можно отнести и самую обычную влагу, которую можно также наносить на поверхность твердых тел.

Поскольку электрические и магнитные явления до последнего времени до конца не поняты, то и в настоящее время понятие “электрический заряд” воспринимается макроскопически, т.е. этой “жидкостью” физики “заряжают” даже элементарные частицы. Рассматривать электрический заряд на электроне, позитроне или внутри протона и нейтрона – столь же нелепое занятие, как и поиск влаги внутри молекулы воды Н2О.

[Munin]

Всё сообщение - хорошее историческое изложение, кроме последнего абзаца.

bereg в сообщении #642402 писал(а):

Поскольку электрические и магнитные явления до последнего времени до конца не поняты, то и в настоящее время понятие “электрический заряд” воспринимается макроскопически, т.е. этой “жидкостью” физики “заряжают” даже элементарные частицы. Рассматривать электрический заряд на электроне, позитроне или внутри протона и нейтрона – столь же нелепое занятие, как и поиск влаги внутри молекулы воды Н2О.

Увы, нелепо рассматривать законы, формулируемые физиками, например, закон сохранения заряда, как "заряжание жидкостью", и игнорировать реальную структуру физических законов, описывающих электрон, позитрон и внутреннюю структуру протона и нейтрона.

[bereg]

Закон сохранения заряда это - всего лишь сохранение числа электронов, и не более.

А электрический заряд - всего лишь абстракция, не существующая отдельно в Природе как некоторый самостоятельный объект.

Поскольку электрон - очень активный рассеиватель электромагнитных волн (вспомните свойства зеркала), то и рассматривать его следует через волновые процессы в вакууме.

[Munin]

bereg в сообщении #642419 писал(а):

Закон сохранения заряда это - всего лишь сохранение числа электронов, и не более.

Нет. Поскольку кроме электронов, есть и другие заряженные частицы. И потому что закон сохранения заряда обеспечивается не электронами, а структурой электромагнитной теории, которой безразлично, на электронах этот заряд, или на чём-то ещё.

bereg в сообщении #642419 писал(а):

А электрический заряд - всего лишь абстракция, не существующая отдельно в Природе как некоторый самостоятельный объект.

Про объект никто и не говорит. Не знаете физики - не выступайте с возражениями против неё.

[bereg]

Не спешите с выводами.
Природу Электричества еще не понял никто во всем Мире (Фейнман из Классической электродинамики).

-- 10.11.2012, 12:21 --

О структуре Электромагнитной теории сможете говорить тогда, когда выведете все уравнения Классической электродинамики из очень простых волновых процессов в вакууме.

Насколько я помню, такой вывод всех уравнений Классической электродинамики из очень простых волновых процессов осуществил Шаляпин в своем учебнике - Введение в Классическую электродинамику и Атомную физику.

[Joker_vD]

bereg в сообщении #642402 писал(а):

Поскольку электрические и магнитные явления до последнего времени до конца не поняты, то и в настоящее время понятие “электрический заряд” воспринимается макроскопически, т.е. этой “жидкостью” физики “заряжают” даже элементарные частицы. Рассматривать электрический заряд на электроне, позитроне или внутри протона и нейтрона – столь же нелепое занятие, как и поиск влаги внутри молекулы воды Н2О.

"Ха-ха" три раза. Электрон — он точечный, а все выкрутасы из конца 19-го века (маленький шарик, удерживаемый чорт знает какими силами от расталкивания) остались в прошлом. С протоном интереснее, но три точечных кварка внутри него просвечиваются.

bereg в сообщении #642423 писал(а):

О структуре Электромагнитной теории сможете говорить тогда, когда выведете все уравнения Классической электродинамики из очень простых волновых процессов в вакууме.

Так вроде бы можно в КЭД перейти к классическому пределу и получить классическую электродинамику?

(Оффтоп)

Кстати, вот интересная штука с терминами: под "классической электродинамикой" понимают вполне себе лоренц-инвариантную штуковину, т.е. "классический" здесь означает "неквантовый", а не "нерелятивистский".

[Comanchero]

bereg в сообщении #642423 писал(а):

Природу Электричества еще не понял никто во всем Мире

Природа электричества и что такое электрический заряд-это совершенно разные вопросы...

bereg в сообщении #642423 писал(а):

осуществил Шаляпин в своем учебнике - Введение в Классическую электродинамику и Атомную физику.

А, тот самый альт, который отменил квантовую механику как "лишнюю сущность"?

[bereg]

Читайте Фейнмана - он врать не будет о Квантовой механике, которую не понял никто в Мире, и КЭД со всеми ее нелепостями.
Сам Фейнман убил свои лучшие годы (40 лет) на нелепую борьбу с бесконечностями у электронов.

-- 10.11.2012, 12:50 --

...Природа электричества и что такое электрический заряд-это совершенно разные вопросы...

Не совсем так. Все-таки, Фундаментальная физика предполагает единство и взаимосвязь всех явлений природы.

[Comanchero]

bereg в сообщении #642442 писал(а):

Читайте Фейнмана - он врать не будет о Квантовой механике, которую не понял никто в Мире

1. Фейнман=Шаляпин?
2. Что значит, по вашему мнению, "понять квантовую механику"?

[bereg]

Это надо было спросить у Фейнмана - он так заявил в своих выступлениях.
А я отслеживаю достижения всех корифеев физики за весь ХХ век.