2017年1月1日日曜日

場の考え方


場は物理学において、遠隔作用から近接作用にシフトしていった際に重要な役割を果たしました。電磁気学においては、電磁誘導に関する法則に名を残すイギリスの偉大な物理学者、ファラデーがそう唱えたように、今では近接作用の考え方は当たり前です。

近接作用とは、電圧が空間を伝わる時には、電圧は何かしらが媒介されて、波として伝わるという考え方です。一方で遠隔作用とは、アンテナを置くとそこに直接電圧が伝わる、そういった考え方です。もちろんどこにアンテナをおいても私達は電波を受信できます。電波は高周波電流から生じますが、遠隔作用では高周波電流から電波がでることは説明できません。

実はこの話はもっと奥が深いのです。
電波は波として真空を伝わりますが、何もない真空中では何が媒介になっているのでしょうか。昔はエーテルと呼ばれるものが実はあるとされましたが、アインシュタインらによって否定されています。ただ、私達は電波のおかげでラジオを聞けたり、テレビを見れたりすることに間違いはありません。

場も今では量子化され、非常に見やすい体系となっています。
例えば、私達がよく見る公式は、普通は場を表す物理量は一番最後についています。
クーロン力やローレンツ力がその代表例でしょう。
場は日常の物理から宇宙の物理まで様々登場します。
最近では、グラビティーノの媒介する重力波が話題となっています。
場の考え方で物理現象を捉えられるよう、少し頭をひねりましょう。