в чем суть принципа близкодействия

Близкодействие и дальнодействие кратко. Электрическое поле.

В физике близкодействие и дальнодействие кратко описывают два разных процесса – первый из них осуществляется при контакте, а второй представляет собой действие на расстоянии. В прошлом существовала теория о том, что взаимодействие между телами возможно только при непосредственном контакте, но последующие успехи в области физики, открытие электрического поля, магнитного поля и т. д. – всё это доказало, что взаимодействие возможно не только при короткодействии (непосредственном контакте), но и на расстоянии, без материальных «переносчиков», в качестве которых обычно выступает вещество окружающей среды.

Близкодействие и дальнодействие

После установления законов Ньютона стало ясно, что причиной любого движения является взаимодействие между телами. Однако оставался вопрос о механизме этого взаимодействия: осуществляется ли оно только при непосредственном контакте, или возможно действие на расстоянии. У разных учёных были разные мнения на этот счёт, и по мере появления новых открытий в области физики научные взгляды на короткодействие и действие на расстоянии изменялись.

В современной физике проводится четкое разделение материи на частицы-участники (или источники) взаимодействий (называемые веществом) и частицы-переносчики взаимодействий (называемые квантами поля). Из четырех видов фундаментальных взаимодействий (сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное) надёжную экспериментальную проверку существования частиц-переносчиков получили три — сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Обнаружение переносчиков гравитационного взаимодействия — так называемых гравитонов — как отдельных частиц на современном уровне техники проблематично. Их существование предсказывается в некоторых квантовых расширениях общей теории относительности и других теориях квантовой гравитации.

Источник

Близкодействие

Дальноде́йствие и Короткоде́йствие (Близкодействие) — две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления.

Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без посредников, через пустоту, на любом расстоянии, и такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам). Примером дальнодействия можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона. Согласно концепции короткодействия (близкодействия), тело может действовать только на своё непосредственное окружение, а всякое действие на расстоянии должно осуществляться при помощи тех или иных посредников.

Полезное

Смотреть что такое «Близкодействие» в других словарях:

близкодействие — близкодействие … Орфографический словарь-справочник

БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ — представление, согласно которому взаимодействие между удаленными друг от друга телами осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью … Большой Энциклопедический словарь

БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ — (см. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ФИЗИКЕ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

близкодействие — представление, согласно которому взаимодействие между удалёнными друг от друга телами осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью. * * * БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ … Энциклопедический словарь

близкодействие — artiveika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. close action; close range action vok. Nahwirkung, f rus. близкодействие, n pranc. interaction à courte distance, f … Fizikos terminų žodynas

БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ — представление, согласно к рому взаимодействие между удалёнными друг от друга телами осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью … Естествознание. Энциклопедический словарь

Принцип локальности — В физике принцип локальности/близкодействия утверждает, что на объект влияет только его непосредственное окружение. Квантовая механика предсказывает посредством неравенств Белла прямое нарушение этого принципа[1]. Эксперименты показали, что… … Википедия

Волна — У этого термина существуют и другие значения, см. Волна (значения). Волна изменение состояния среды или физического поля (возмущение), распространяющееся либо колеблющееся в пространстве и времени или в фазовом пространстве. Другими словами,… … Википедия

Дальнодействие и короткодействие — Дальнодействие (непосредственное действие тел на расстоянии) и короткодействие (близкодействие) две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления. Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга… … Википедия

Принцип дальнодействия — Дальнодействие и Короткодействие (Близкодействие) две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления. Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без посредников, через пустоту, на любом расстоянии … Википедия

Источник

Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле

Урок 60. Физика 10 класс

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле»

В одном из прошлых уроков мы познакомились с основным законом электростатики, то есть, с законом Кулона. Однако, не было никакой уверенности в том, как именно осуществляется взаимодействие между зарядами. На этот счет было два основных мнения: теория близкодействия и теория дальнодействия (или теория действия на расстоянии). Теория близкодействия заключается в том, что всякое взаимодействие осуществляется посредством какого-то промежуточного звена (то есть переносчика взаимодействия).

Теория дальнодействия, напротив, говорит о том, что всякое взаимодействия осуществляется мгновенно и через пустоту, то есть действие со стороны любых тел может передаваться мгновенно на сколь угодно большие расстояния.

Рассмотрим некоторые примеры из жизни, подтверждающие теорию близкодействия. Например, когда вы разговариваете с собеседником, ваши голосовые связки оказывают воздействие на слуховые нервы собеседника. Но передается это воздействие через воздух. Из курса физики девятого класса вы знаете, как передаются звуковые волны. Ваши голосовые связки возбуждают колебания среды (в данном случае воздуха), и эти колебания передаются через воздух, после чего раздражают слуховой нерв собеседника. Точно таким же способом вы слышите музыку. Заметим, что это действие происходит с определенной скоростью — скоростью звука. То есть, на то, чтобы оказать воздействие требуется определенный промежуток времени. Также, если вы что-то рисуете, то оказываете некое воздействие на бумагу, посредством карандаша или кисти. Разрезая арбуз или яблоко, вы оказываете воздействие посредством ножа.

Многие ученые объясняли гравитационные и электромагнитные взаимодействия некими невидимыми и неосязаемыми субстанциями, которые, по их мнению, заполняли все пространство. Например, в 17 в. известным математиком, физиком и философом Рене Декартом была выдвинута теория о существовании так называемого мирового (или физического) эфира. Согласно этой теории, все пространство заполнено неким эфиром, посредством которого передаются электромагнитные волны (в том числе свет). Однако, в обосновании этой теории возникли серьезные трудности после того, как выяснили, что электромагнитные волны являются поперечными, а это свойство присуще только твердым телам, как вы знаете из курса физики девятого класса.

Позднее, когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, от теории близкодействия и вовсе отказались. Возникла теория дальнодействия. Действительно, изучая Солнечную систему, люди видели, что Луна вращается вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца. Казалось бы, несмотря на огромные расстояния, тяготение передается мгновенно без каких-либо посредников. Кстати, сторонником теории дальнодействия был и Шарль Кулон, который также наблюдал взаимодействие электрических зарядов без всяких видимых посредников.

То же самое можно сказать и о магнитах, которые способны притягивать металлические тела на расстоянии. Более того, если между магнитом и металлом поместить лист бумаги или даже деревянный брусок, магнит все равно продолжает оказывать воздействие на металл.

Несмотря на эти аргументы, в 19 в Майкл Фарадей провел очень серьезные исследования, в которых доказал, что взаимодействие между электрическими зарядами, все-таки, происходит с помощью неких частиц. Позднее, Джеймс Максвелл установил, что всякое взаимодействие между заряженными телами происходит в течение определенного промежутка времени (а не мгновенно). Это подтверждало опыты Фарадея. То есть, работы Фарадея и Максвелла указывали на то, что, все-таки существуют некие переносчики электромагнитного взаимодействия. Следовательно, должны быть и какие-то частицы-переносчики других фундаментальных видов взаимодействий.

На сегодняшний день считается, что переносчиками электромагнитного взаимодействия являются фотоны. За сильное взаимодействие отвечают частицы, которые называются глюОнами, а переносчиками слабого взаимодействия являются некоторые виды бозОнов. Подробнее об этих частицах мы будем говорить в одиннадцатом классе. Переносчиком гравитационного взаимодействия является гипотетическая частица, которая называется гравитоном. Дело в том, что эта частица еще не открыта, но ее открытие предсказано, также как и открытие бозона Хиггса.

Узнав о частицах, которые являются переносчиками взаимодействия, мы можем дать определение электрическому полю. Электрическое поле — это особая форма материи, которая создается электрическими зарядами и оказывает воздействие на другие заряды.

Именно в этом и состояла идея Майкла Фарадея: заряды не действуют друг на друга непосредственно. Они окружены электрическим полем, посредством которого и осуществляется взаимодействие. Прямых доказательств существования полей получить не удалось до тех пор, пока не были проведены исследования взаимодействий движущихся зарядов. В результате таких исследований было доказано существование электромагнитных полей, которые могли изменяться с течением времени. Как вы знаете, вокруг любого движущегося заряда возникает магнитное поле, поэтому рассматривая движущиеся заряды, мы говорим об электромагнитных полях.

Итак, основываясь на работах Фарадея, Максвелл сумел доказать, что скорость распространения электромагнитных волн в пространстве вполне определена — она равна скорости света в вакууме. Разумеется, сторонники теории дальнодействия легко принимали такую скорость за мгновенное распространение даже в пределах Земли, не говоря уже о пределах помещения, в котором проводился тот или иной эксперимент. Тем не менее, именно определенность скорости распространения взаимодействий является решающим аргументом в пользу теории близкодействия. Таким образом, на сегодняшний день считается, что теория близкодействия верна и находит подтверждение в многочисленных экспериментах.

Приведем пример наглядный пример. Все вы знаете, что сегодня мы можем передавать информацию с помощью радиоволн. Космическая станция, находящаяся в миллионах километрах от Земли может послать на Землю некие радиоволны и сразу после этого быть уничтожена. Тем не менее, радиоволны дойдут до Земли. Если бы теория дальнодействия была верна, то сразу после уничтожения станции прекратилось бы и всякое взаимодействие между станцией и Землей. Однако, это не так, а, следовательно, электромагнитное поле — это некий особый вид материи, который реально существует и обнаруживает себя теми или иными воздействиями. Еще одним примером может являться звездное небо, на которое каждый из вас неоднократно смотрел. Любая звезда, которую вы видите сегодня, возможно умерла несколько тысяч лет назад, превратившись в белый карлик. Дело в том, что если звезда находится за несколько тысяч световых лет от Земли, то пройдет несколько тысяч лет, прежде чем свет долетит до Земли, и вы сможете его увидеть.

Несмотря на то, что существуют частицы-переносчики взаимодействия, мы, все же не можем сказать, что поле состоит из этих частиц. Поле — это некая особая материя, обладающая определенными свойствами, которые одинаково проявляются в одинаковых ситуациях, поэтому мы не можем спутать поле с чем-то другим. Говоря об электрическом поле, мы можем сказать, что главным его свойством является действие на электрические заряды с определенной силой. Электрическое поле неподвижных зарядов называется электростатическим полем.

То есть, мы можем сказать, что вокруг любого неподвижного заряда возникает электростатическое поле, которое не изменяет своих свойств с течением времени. Это поле будет действовать на любой другой электрический заряд. В свою очередь, поле другого заряда также будет действовать на первый заряд. Сила действия электрического поля зависит от величины заряда. Об этом и о других характеристиках электрического поля мы поговорим в ближайшее время.

Источник

Принципы близкодействия и дальнодействия

Дальнодействие. После открытия закона всемирного тяготения И. Ньютоном, а затем закона Кулона, описывающего взаимодействие электрических заряженных тел, возник вопрос, почему физические тела, обладающие массой, действуют друг на друга на больших расстояниях через пустое пространство и почему заряженные тела взаимодействуют между собой даже через электрически нейтральную среду?

До введения понятия «поле» на этот вопрос не было удовлетворительного ответа. Долгое время считалось, что взаимодействие между телами может непосредственно осуществляться через пустое пространство, которое не принимает участия в передаче взаимодействий, а передача взаимодействия от тела к телу передается мгновенно, т.е. с бесконечной скоростью. Такое предположение составляет сущность концепции дальнодействия, которую обосновал Р. Декарт. Большинство ученых придерживалось этой концепции вплоть до конца XIX в.

Принцип дальнодействия утвердился в физике еще и потому, что гравитационное взаимодействие макроскопических тел в соответствии с законом всемирного тяготения И. Ньютона малозаметно, – притяжение слишком слабо, чтобы его ощутить. Поэтому экспериментально это было трудно подтвердить или опровергнуть. Только известные опыты Г. Кавендиша были первыми лабораторными наблюдениями гравитационного притяжения.

Близкодействие. Напротив, законы взаимодействия электрически заряженных тел допускали возможность их относительно простой проверки. Вскоре было установлено, что взаимодействие электрических зарядов происходит не мгновенно. Каждая электрически заряженная частица создает электрическое поле, действующее на другие частицы не в тот же момент, а спустя некоторое время.

Иными словами, взаимодействие передается через посредника – электромагнитное поле, а скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света. Это составляет суть концепции близкодействия.

Близкодействие и дальнодействие—это взаимно противоположные взгляды для объяснения взаимодействия материальных структур. По концепцииблизко действиялюбое взаимодействие на материальные объекты может быть передано только между соседними точками пространства за конечный промежуток времени. Дальнодействиедопускает действие на расстоянии мгновенно с бесконечной скоростью, т. е. фактически вне времени и пространства. После Ньютона эта концепция получает широкое распространение в физике, хотя он сам понимал, что введенные им силы дальнодействия (например, силы тяготения) являются лишь формальным приближенным приемом, позволяющим дать верное в некоторых пределах описание наблюдаемых явлений. Окончательное утверждение принципа близкодействия пришло с выработкой концепции физического поля как материальной среды. Уравнения поля описывают состояние системы в данной точке в данный момент времени как зависящее от состояния в ближайший предшествующий момент в ближайшей соседней точке. Если электромагнитное поле может существовать независимо от материального носителя, то электрическое взаимодействие нельзя объяснить мгновенным действием на расстоянии. Поэтому дальнодействие Ньютона уступило место близкодействию, полям, распространяющимся в пространстве с конечной скоростью. Таким образом, согласно современной науке, взаимодействия между структурами передаются посредством соответствующего поля с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

Вся совокупность элементарных частиц с их взаимодействиями проявляет себя макроскопически в форме вещества и

поля. Поле в отличие от вещества обладает особыми свойствами. Физическая реальность электромагнитного поля видна хотя бы из того, что существуют радиоволны. Источником электромагнитного поля являются движущиеся заряженные частицы. Взаимодействие зарядов происходит по схеме: частица — поле — частица. Поле является переносчиком взаимодействия. В некоторых условиях поле может «оторваться» от своих источников и свободно распространяться в пространстве. Такое поле носит волновой характер.

Как получают сведения о состоянии вещества звезд? Атомные процессы, которые разыгрываются во внешних оболочках звезд, сопровождаются излучением электромагнитных волн. Одним из таких процессов является возбуждение атомов, ведущее к излучению ряда характерных «порций» энергии электромагнитного поля (спектр). У каждого химического элемента имеется свой, только ему присущий спектр излучения. Анализируя, например, солнечный свет (свет является электромагнитным излучением) с помощью оптических приборов, можно определить химический состав и процентное содержание элементов во внешних оболочках Солнца.

В современной естественно-научной картине мира как вещество, так и поле состоят из элементарных частиц, а частицы взаимодействуют друг с другом, взаимопревращаются. На уровне элементарных частиц происходит взаимопревращение поля и вещества. Так, фотоны могут превратиться в электронно-позитронные пары, а эти пары в процессе взаимодействия уничтожаются (аннигилируются) с образованием фотонов. Более того, вакуум тоже состоит из частиц (виртуальных частиц), которые взаимодействуют как друг с другом, так и с обычными частицами. Таким образом, исчезают фактически границы между веществом и полем и даже между вакуумом, с одной стороны, и веществом и полем — с другой. На фундаментальном уровне все грани в природе действительно оказываются условными. В современной естественно-научной картине мира вещество и поле взаимопревращаются. Поэтому в настоящее

время предпринимаются настойчивые попытки создать единую теорию всех видов взаимодействий.

При наличии нескольких полей для определения результирующего взаимодействия применяют принцип суперпозиции.Принцип суперпозиции в естествознании позволяет получать результирующий эффект от наложения (суперпозиции) нескольких независимых взаимодействий как сумму эффектов, вызываемых каждым взаимодействием в отдельности. Он справедлив для систем, описываемых линейными уравнениями. Принцип суперпозиции широко используется в механике, теории колебаний и волновой теории физических полей. В квантовой механике принцип суперпозиции относится к волновым функциям. Согласно этому, если физическая система может находиться в состояниях, описываемых двумя или несколькими функциями, то система может также находиться в состоянии, описываемом любой линейной комбинацией этих функций.

Источник

Близкодействие и дальнодействие (действие на расстоянии) – законы и теория кратко

После установления законов Ньютона стало ясно, что причиной любого движения является взаимодействие между телами. Однако оставался вопрос о механизме этого взаимодействия: осуществляется ли оно только при непосредственном контакте, или возможно действие на расстоянии. Рассмотрим этот вопрос более детально.

Близкодействие и дальнодействие

Опыт любого человека говорит о том, что тела взаимодействуют либо непосредственно, касаясь друг друга, либо посредством некоторой среды, в которой также происходит некоторая «цепочка» непосредственных взаимодействий от одного тела к другому.

Поэтому с античных времен в философии и физике существовала теория близкодействия, согласно которой взаимодействие всегда передается только при непосредственном касании тел. Если же тела находятся далеко, то взаимодействие может быть передано лишь посредством некоторых материальных переносчиков, роль которых обычно исполняет вещество среды. И в этом случае для передачи взаимодействия требуется некоторое время.

Рис. 1. Теория близкодействия.

Однако с установлением законов небесной механики возникли сомнения в необходимости присутствия переносчиков для взаимодействия. Небесные тела влияли друг на друга без всяких видимых связей, и это влияние было мгновенно, несмотря на большие расстояния.

Появилась концепция действия на расстоянии (дальнодействия), согласно которой для взаимодействия телам не требуется никакой среды и никаких переносчиков.

Теория дальнодействия получила подкрепление с успехами электродинамики. Заряды «чувствовали» друг друга напрямую, движение одного заряда тут же влияло и на другой заряд. И, что очень важно, это происходило мгновенно: никакими приборами не удавалось зафиксировать ни малейшей задержки между началом движения одного заряда и изменением силы, действующей на другой заряд. Отсюда следовало, что никакой «связующей среды» и никаких «переносчиков» для взаимодействия зарядам не требуется.

Факты, говорящие о дальнодействии, были столь серьезны, что этой концепции придерживались многие крупнейшие исследователи, такие как А. Ампер или Ш. Кулон.

Рис. 2. Теория дальнодействия.

Современные взгляды

После вывода уравнений Дж. Максвелла стало ясно, что электромагнитные взаимодействия распространяются с конечной скоростью. Это противоречило концепции дальнодействия. Позже была разработана квантовая теория, согласно которой электромагнитные взаимодействия переносятся не непрерывно, а «порциями» — квантами (они были названы фотонами). В результате снова более обоснованной стала теория близкодействия, требующая для любого взаимодействия наличия некоторого переносчика, причем перенос взаимодействия происходит с конечной скоростью.

Открытие ядерного и слабого взаимодействий, в которых также имеются переносчики, еще более укрепили позиции близкодействия. В результате в современной физике во взаимодействии всегда выделяются частицы-участники взаимодействия и частицы-переносчики.

На текущий момент надежно установлены частицы переносчики для электромагнитного, ядерного и слабого взаимодействия. Гравитон — частица-переносчик гравитационного взаимодействия — пока еще не вышла из гипотетического статуса.

Рис. 3. Переносчики фундаментальных взаимодействий.

Что мы узнали?

В физике существует две концепции взаимодействия. Концепция близкодействия говорит о том, что для взаимодействия между телами обязательно должны быть связующие звенья, переносчики взаимодействия. Концепция дальнодействия говорит о том, что тела способны взаимодействовать непосредственно на расстоянии. Современная наука придерживается концепции близкодействия.

Источник