Camp (física)
En física, un camp representa la distribució espai-temporal d'una magnitut física; és dir, és una propietat que pot medir-se en l'entorn de cada punt d'una regió del espai per a cada instant del temps.
Matemàticament, els camps es representen per mig d'una funció definida sobre una certa regió. Gràficament, se solen representar per mig de llínees o superfícies d'igual magnitut.
Històricament va ser introduït per a explicar l'acció a distància de les forças de gravetat, elèctrica i magnètica, encara que en el temps el seu significat s'ha estés substancialment, per a descriure variacions de temperatura, tensions mecàniques en un cos, propagació d'ones, etc. El concepte de camp sorgix quan en la física clàssica, formalisada per Newton, es planteja una noció "campal" d'espai i temps. Esta nova proposta s'deslindar formalment de la física aristotèlica. En Aristóteles l'espai (i paregudament el temps) tendia a convertir-se en "espai-de-cada-cosa", és dir, en lloc (ocupat per la cosa). No obstant, per a Newton, que és dir: a partir de la física clàssica, l'espai pren estat de absolut, o ab-solutum, és dir, deslligat (ab) i solt (solutum) de causes finals i eficients, i expost a forces.[1] En el advenimiento de la física moderna la noció de camp és entesa com una categoria coordinada en espai-temps, és dir, espai-temps-camp.[2]
Història
[editar | editar còdic]Per a Isaac Newton, el seu llei de la gravitació universal expressava simplement la força gravitacional que actuava entre qualsevol parell d'objectes massius. En observar el moviment de molts cossos que interactuen entre sí, com els planetes en el sistema solar, bregar en la força entre cada parell de cossos per separat es convertix ràpidament en un inconvenient computacional. En el XVIII, es va idear una nova cantitat per a simplificar la contabilitat de totes estes forces gravitatorias. Esta cantitat, el camp gravitacional, va donar en cada punt de l'espai l'acceleració gravitatoria total que sentiria un objecte chicotet en eixe punt. Açò no va canviar la física de cap manera: no importava si totes les forces gravitatorias sobre un objecte es calculaven individualment i després se sumaven, o si totes les contribucions se sumaven primer com un camp gravitatorio i després s'aplicaven a un objecte.[3]
El desenroll del concepte independent d'un camp verdaderament va començar en el sigle dèneu en el desenroll de la teoria del electromagnetisme. En les primeres etapes, André-Marie Ampère i Charles-Augustin de Coulomb podien arreglar-li-les en lleis a l'estil de Newton que expressaven les forces entre parells de càrregues elèctriques o corrents elèctriques. No obstant, es va tornar molt més natural adoptar l'enfocament de camp i expressar estes lleis en térmens elèctrics i camps magnètics; en 1849 Michael Faraday es va convertir en el primer en falcar el terme "camp".[3]
La naturalea independent del camp es va fer més evident en el descobriment de James Clerk Maxwell de que les ones en estos camps es propagaven a una velocitat finita. En conseqüència, les forces sobre càrregues i corrents ya no depenien de les posicions i velocitats simultànees d'atres càrregues i corrents, sino de les seues posicions i velocitats passades.[3]
Maxwell, al principi, no va adoptar el concepte modern de camp com una cantitat fonamental que podria existir de forma independent. En canvi, va supondre que el camp electromagnètic expressava la deformació d'algun mig subjacent, l'éter luminífero, molt semblat a la tensió en una membrana de caucho. Si eixe fora el cas, la velocitat observada de les ones electromagnètiques deuria dependre de la velocitat de l'observador sobre l'éter. A pesar de molt esforç, mai es va trobar evidència experimental de tal efecte; la situació es va resoldre en l'introducció de la teoria especial de la relativitat per Albert Einstein en 1905. Esta teoria va canviar la forma en que els punts de vista dels observadors en moviment es relacionaven entre sí. Es varen relacionar entre sí de tal manera que la velocitat de les ones electromagnètiques en la teoria de Maxwell seria la mateixa per a tots els observadors. En eliminar la necessitat d'un mig de fondo, este desenroll va obrir el camí per a que els físics començaren a pensar en els camps com a entitats verdaderament independents.[3]
A finals de la década de 1920, les noves regles de la mecànica quàntica es varen aplicar per primera volta al camp electromagnètic. En 1927, Paul Dirac va usar el camp quàntic per a explicar en èxit cóm la descomposició d'un àtom a un estat quàntic més baix va conduir a l'emissió espontànea d'un fotó, el quant del camp electromagnètic. Açò pronte va ser seguit per la realisació (seguint el treball de Pascual Jordan, Eugene Wigner, Werner Heisenberg, i Wolfgang Pauli) que totes les partícules, incloent electrons i protones, podrien entendre's com els quants d'algun camp quàntic, elevant els camps a l'estat dels objectes més fonamentals de la naturalea.[3] Dit açò, John Wheeler i Richard Feynman varen considerar sériament el concepte previ al camp de Newton d'acció a distància (encara que ho varen deixar de costat per la contínua utilitat del concepte de camp per a l'investigació en relativitat general i electrodinàmica quàntica).
Concepte de camp físic
[editar | editar còdic]Es diu que existix un camp associat a una magnitut física, en una regió de l'espai, si es pot assignar un valor a dita magnitut per a tots els punts de dita regió en cada instant.
Els sistemes físics formats per un conjunt de partícules interactuantes de la mecànica clàssica i els sistemes físics de partícules relativistes sense interacció, són sistemes en un número finito de graus de llibertat, les equacions de la qual de moviment vénen donades per equacions diferencials ordinàries com tots els eixemples anteriors.
Els camps físics, ademés de la variació de magnitut en l'espai, mostren la variació en el temps. Eixa característica fa que els camps físics es consideren informalmente com a sistemes en un número infinit de graus de llibertat. Les peculiaritats dels camps fan que les seues equacions de "moviment" o evolució temporal vengen donades per equacions en derivades parcials en lloc d'equacions diferencials ordinàries.
La noció de camp permet que una cosa passe d'un estat potencial a un estat individual. En contrast en la física aristotèlica, la noció de camp nos permet reconéixer a la potència com alguna cosa real. A propòsit Juan David García Bacca nos diu: "El pas, puix, d'estat "potencial" a l'actual no és el pas de "esta" realitat que estava en potència a "esta" realitat mateixa en estat d'acte —que tal és la correlació entre estar-en-potència i estar-en-acte en Aristóteles—, sino pas de "estat còsmic" supraindividual, a "estat individual", posseint abdós estats, còsmic i individual, o còsmic individualisat, propietats reals, quan l'estat de potència, en el sentit filosòfic-aristotèlic d'esta paraula, era "incognosible" i no posseïa propietats reals".[4] García Bacca interpreta de la teoria de la relativitat d'Einstein que junt a les categories espai i temps, que es coordinen objectivament com una sola, és dir: espai-temps, s'agrega una tercera categoria que és camp gravitatorio. En lo que el bloc complet és espai-temps-gravetat.[2]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ García Bacca (1963). Història fiolosófica de la ciència (en Castellà), Universitat Nacional Autònoma de Mèxic, p. 73-107.
- ↑ 2,0 2,1 García Bacca (1963). Història fiolosófica de la ciència (en Castellà), Universitat Nacional Autònoma de Mèxic, p. 102-107.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Erro en la cita: L'element
<ref>no és vàlit; puix no n'hi ha una referència en text nomenadaWeinberg1977 - ↑ García Bacca (1963). Història fiolosófica de la ciència (en Castellà), Universitat Nacional Autònoma de Mèxic, p. 99.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Campo (física)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.