Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему разноимённые заряды притягиваются? Есть ли объяснение?

Физика
Катя Уатюша
  ·   · 11,8 K
Сусанна Казарян, США, Физик  · 29 дек 2017

Оставим в стороне тривиальное объяснение учебников — такова природа вещей, и попытаемся использовать язык квантовой электродинамики (КЭД), где элементарные частицы — возбуждённые состояния квантового поля, а взаимодействия между ними осуществляются в рамках теории возмущений посредством виртуальных частиц. В этом формализме силы взаимодействия между зарядами генерируются в результате обмена виртуальными частицами, которые рождаются из вакуума как возмущения и исчезают в вакууме или поглощаются другими частицами. Амплитуда вероятности рождения, прохождения и уничтожения виртуальной частицы задаётся КЭД в терминах интеграла по траекториям, где вводятся время и энергия обмена (E). Дальше в КЭД погружаться не стоит без спасательных жилетов. 

Решение уравнений КЭД для энергии обмена при Кулоновском потенциале в вакууме для зарядов q₁ и q₂ имеет вид: E = (q₁q₂/4πr)⋅exp(−mr), где m − масса обменной (виртуальной) частицы, а r − расстояние между зарядами. Видно, что сила отталкивания при одинаковых знаках зарядов означает положительную энергию обмена,  или Е > 0, а при противоположных знаках зарядов из решения следует условие Е < 0.

Как это понять? Процессы с виртуальными частицами в КЭД проходят особым образом. Один и тот же процесс с участием виртуальной частицы для наблюдателей в разных системах отсчёта может выглядеть по-разному. С точки зрения одного наблюдателя, процесс может быть испусканием виртуальной частицы, а с точки зрения другого наблюдателя этот же процесс будет поглощением виртуальной античастицы. При этом всём, поведение виртуальных частиц строго подчиняются принципу неопределенности Гейзенберга. 

Рассмотрим обмен виртуальным фотоном (m = 0) между двумя одинаковыми зарядами (E > 0) в вакууме. Некоторые виртуальные фотоны от первого заряда поглощаются вторым зарядом, передавая ему импульсы p в направлении своего движения. Аналогичные импульсы от второго заряда передаются виртуальными фотонами первому и так же отталкивают его в направлении своей скорости. Это приводит к отталкиванию зарядов друг от друга. Случай прост и понятен.

Рассмотрим случай зарядов с противоположными знаками. В этом случае, как следует из решений уравнений КЭД (см. выше), переданная виртуальным фотоном энергия (изменение энергии) меньше нуля (E < 0) и, из соотношения p = E/c для виртуального фотона, следует что pc < 0, или направление импульса виртуального фотона оказывается противоположным направлению скорости. Это значит, что и сила направлена в сторону, обратную движению фотона, т.е. между зарядами — сила притяжения для зарядов с разными знаками. Таков уж вакуум — мир виртуальных частиц.

2 эксперта согласны
> Решение уравнений КЭД для энергии обмена Это ничего не объясняет, потому что соответствующее слагаемое в... Читать дальше
Пенсионер, 67 лет. По профессии инженер -...  · 9 июн 2021
Около года назад я писал на полях Дзена о моих представлениях по этому вопросу. Если это интересно, я приве-ду выдержку из моих комментариев: "...что бы ответить на этот вопрос нужно попытаться понять природу электрического... Читать далее
"это объемное скручивающее искривление пространства" Строго говоря, не пространства, а силовых линий. По той... Читать дальше
математика, физика, "физика дела", модель сознания  · 11 июн 2021
Формализуем вопрос: почему изменяются импульсы электрически заряженных объектов таким образом, что разноименно заряженные объекты сближаются, а одноименно заряженные удаляются друг от друга? Импульс объекта характеризует... Читать далее

Пример работы искусственного интеллекта: не алгоритмическая быстрая реакция реакция на непривычное.

Исключительно тупой неуч  · 10 июн 2021
Поставим на бильярдный стол два достаточно крепких шара, способных выдержать ту нагрузку, которая необходима для опыта. Теперь выстрелим из двух одинаковых пистолетов одинаковыми пулями из одинаковых патронов по одному из шаров... Читать далее
Сказочная история. Рекомендую проверить лично. За неимением пистолета можно покидать камушки в бильярдные шары... Читать дальше
Я биолог (1993г.), изи райдер, увлекаюсь панк...  · 3 июн 2021
Разумеется, это мой очередной импровиз, чем отражение научной точки зрения по данному физическому явлению, тем паче на фоне микролекции по КЭД крёстного отца Ричарда Фейнмана от Сусанны Казарян: а что... Читать далее
не имею, не состоял, не участвовал.  · 4 июн 2021
Специалист по этим вопросам Сусанна Казарян полагая, что "тривиальное объяснение" учебников давно потеряло доверие по этим вопросам и решила использовать малодоступный еще язык квантовой электродинамики,- надеясь замаскироваться... Читать далее
1 эксперт не согласен
> Во- вторых, притягиваются и отталкиваются предметы только в повседневной бытовой речи. Это иллюзия, прочно... Читать дальше
"Притяжение", или "отталкивание" имеет природу, которую никто не знает.. ...Попробовали "обозвать" эти явления с помощью так называемых "зарядов", но кто и как их "заряжает", объяснить забыли, а может "оперативки" не хватило.... Читать далее