SIŁY I PROMIENIOWANIE

 

Fizyczne pola oddziaływań wydają się być tematem wyczerpanym do znudzenia.

Dotychczas, doświadczalnie i teoretycznie mamy ujęte następujące pola fizyczne:

 

-pole grawitacyjne

-pole elektromagnetyczne

-pole oddziaływań słabych

-pole oddziaływań silnych [jądrowych].

 

Często spotkać można określenie tych pól jako :

pola oddziaływań podstawowych, fundamentalnych.

 

W fizyce, coś podstawowe, lub fundamentalne, to obiekt nie będący emergencją czegoś bardziej elementarnego, niemożliwy do redukcji i opisania przez coś bardziej elementarnego, najniższy poziom istnienia w sensie ontologii.

 

Tymczasem już dzisiaj wiemy ,że istnieje w przyrodzie oddziaływanie elektrosłabe [Glashow-Salam-Weinberg, ] ,które łączy w sobie oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe, a więc te dwa - nie są fundamentalne.

Jest wreszcie teoria ,w której wykazano połączenie pól silnych i elektrosłabych [ Model Standardowy],czyli możliwość istnienia jeszcze głębszego poziomu rzeczywistości fizycznej, ale jej weryfikacja doświadczalna –według mnie - jest naciągana.

 

Raz- opiera się na wnioskowaniu redukcyjnym, które nie jest niezawodne w sensie logiki, i

Dwa - nie dysponujemy w sposób systematyczny energiami wymaganymi do operacji eksperymentalnych w takich wymiarach [rzędu 10E(-16)m ].

LHC, to w rzeczywistości nadal projekt, w stadium prób.

 

Głównym “laboratorium “ dla Modelu Standardowego jest Wszechświat, jego ewolucja i stan obserwowany. Jest to sytuacja bardzo kulawa z punktu widzenia metodologii fizyki: coś obserwujemy, i do tego czegoś, dostosowujemy Model Standardowy ,twierdząc następnie ,że ten model został w ten sposób potwierdzony.

Dramatyzm sytuacji powiększa fakt ,że Model Standardowy jest zależny od ponad 20 swobodnych parametrów, których wartości można dobierać dowolnie. Powstaje pytanie, czy taka teorię można uznać za teorię podstawową ?

 

Tymczasem ,pod koniec ubiegłego wieku pewna część środowiska światowego fizyków zaczęła pieścić ideę o jeszcze mocniejszej unifikacji ,postawiono hipotezę istnienia jedynego, ostatecznego pola fizycznego [TOE],jako substancji uniwersalnej dla całego wszechświata, z której przy niższych energiach [temperaturach] wyłaniają się w sposób naturalny -przez łamanie ogólnych symetrii praw- oddziaływania szczegółowe[owe cztery].

 

Niezależnie od tego ,jak bardzo atrakcyjną jest TOE, jej pomysł, gdy tylko przechodzimy do szczegółów, rwie się na strzępy niby zbutwiały papier, lub zleżała i przeżarta molami tkanina. Niemniej, duże korzyści teoriopoznawcze z samych prób konstrukcji TOE są niezaprzeczalne.

 

Przede wszystkim odkryliśmy [a zawdzięczamy to Hermanowi Weylowi, który pierwszy w dziejach fizyki , precyzyjnie określił jakie warunki powinna spełniać TOE] ,że pole elektromagnetyczne wprowadzone do fizyki przez Jamesa Clarcka Maxwella ,a doświadczalnie wykryte przez Gustava Hertza może być uznane za archetyp wszelkich pól fizycznych.

Wydaje się ,że można sformułować takie ostre kryterium:

 

Jeśli jakiekolwiek pole nie posiada własności identycznych z głównymi ,uniwersalnymi [więc –formalnymi, matematycznymi] własnościami charakterystycznymi dla pola ExB ,to nie może być uznane za realne pole fizyczne.

 

Jak wiadomo ,jeśli w jakimkolwiek punkcie przestrzeni pojawi się zmienny strumień pola magnetyczne go wektora indukcji B, to natychmiast jego linie otoczą się [w płaszczyźnie prostopadłej] cyrkulacją zmiennego pola elektrycznego wektora natężenia E.

 

Fot.1.a. przedstawia tę sytuację, gdzie zmienność strumienia pola B uzyskuje się np. przez ruch bieguna magnesu.

I odwrotnie.

 

Jeśli w jakimkolwiek punkcie przestrzeni pojawi się zmienny strumień pola elektrycznego wektora E , to natychmiast jego linie otoczą się [w płaszczyźnie prostopadłej] cyrkulacją zmiennego pola magnetycznego indukcji B.

 

Fot.1.b. przedstawia tę sytuację, gdzie zmienny strumień pola elektrycznego  uzyskuje się przez doładowywanie kondensatora płaskiego ładunkiem elektrycznym.

 

I nie będzie błędem, jeśli obydwie sytuacje [doświadczalnie zrealizowane po raz pierwszy przez M.Faraday’a i C.H.Oersteda ] połączymy w czasie i przestrzeni dostając :

 

Samopodtrzymujące się ,dynamiczne, bo rozprzestrzeniające się pole elektromagnetyczne, które za Maxwellem i Hertzem nazwiemy promieniowaniem elektromagnetycznym.

 

Inaczej pisząc:

 

jakiekolwiek zaburzenie pola E ,lub pola B wywołuje natychmiast pojawienie się zespolonego pola ExB ,którego istotą jest dynamiczność, przemieszczanie się w przestrzeni energii i pędu .

 

Bardzo często ,zaburzenie w polu ExB jest okresowe ,periodyczne ,a tym samym promieniowanie ma charakter fali elektromagnetycznej.

 

Fot.2. przedstawia falę elektromagnetyczną sinusoidalną.

We włóknie klasycznej żarówki jest mnogość atomów.W każdym atomie,drgania elektronów zachodzą w rozmaitych płaszczyznach, wybór tych płaszczyzn  jest przypadkowy.W związku z tym, fale elektromagnetyczne emitowane przez atomy mają wiele płaszczyzn drgań sprzęzonych ze sobą prostopadle pól elektrycznych i magnetycznych.Fot.3. pokazuje model takiego promienia fali.

 

 

Natomiast Fot.4.a,b,c. przedstawia drgania pola elektrycznego dipola (a),które są źródłem powstających zespolonych pól E i B (b,c)rozchodzących się przestrzennie, coraz dalej od źródła. Jest to model działania anteny stacji nadawczej radiowej.

 

 

Pole sił związane w sposób ontyczny z promieniowaniem, będziemy uważać za pole fizyczne.

Pole elektromagnetyczne jest archetypem pól fizycznych.

 

Wychodząc z tego stanowiska ,trzeba orzec , że pole grawitacyjne nie jest polem fizycznym.

Albowiem jest to pole sił, bez promieniowania.

 

Pole grawitacyjne jest tylko użytecznym opisem tego, co dzieje się między dwiema dowolnymi masami ,lecz opis ten nie ustala ontologii “pola grawitacyjnego” ,jako bytu realnego. Jest to konstrukt matematyczny, pożyteczny, ale nie rozstrzygający pytania o fizyczność tego obiektu.

Trzeba podziwiać geniusz Newtona ,który nie wprowadził pojęcia pola grawitacyjnego, pozostając przy actio in distans.

 

Stąd uprawnione są nadal różne próby sprowadzenia siły grawitacji, bądź do zjawisk termodynamicznych [E.Verlinde,siła związana z transportem entropii],bądź do kinetyki hipotetycznych cząstek ośrodka fizycznego [renesans idei La Sage].

Grawitacja czeka na swego “Maxwella” !

 

Wcale nie lepiej wygląda kwestia ontologii pól wprowadzonych przez mechanikę kwantową [oddziaływanie słabe i jądrowe].

 

W rekapitulacji powiem:

 

pole elektromagnetyczne ExB, archetyp wszelkich pól fizycznych, warunkuje i umożliwia poznanie wszechświata przez umysł.

 

Z czym - dla ścisłości zaznaczę - nie musi się zgodzić "kwantowiec" , specjalista o kwantowej teorii pól.

Kieruję się przy tym nie tyle warsztatem fizyka ,ile tym co nazywam : światopoglądem fizyki.

 

To dzięki polu elektromagnetycznemu i związanemu z nim ,z jego ontologią – promieniowaniu elektromagnetycznymu [od promieni gamma, aż do fal radiowych] człowiek może poznawać wszystko to, z czego się wyłania jako cielesny fenomen, w czym żyje i w czym znika.

 

Stawiam wobec tego pytanie :

Jakie pole fizyczne warunkuje i umożliwia samo istnienie wszechświata?

A tym samym - także istnienie umysłu poznającego ?