proč se jako poplatky odpuzují a opačné poplatky přitahují? [duplikovat]

existuje mnoho různých úrovní vysvětlení pro tuto otázku. Naneštěstí se většina z nich ponoří do kvantové elektrodynamiky, Feynmanových diagramů a výměny virtuálních fotonů…

zkusím jednodušší cestu, která ještě nese nějaké vysvětlení.

Když umístíte dva náboje na vzdálenost, deformují — jinak ploché — elektromagnetické (EM) potenciální pole. V závislosti na tom, zda mají dva náboje stejné znaménko nebo ne, bude pole EM deformováno odlišně.

Elektrické pole řádky pro dva náboje s opačným znaménkem na levé straně a stejný nápis na pravé straně

Kvantitativně, deformace se měří pomocí místní změny v EM poli, a s ohledem na statické nastavení domníváme se, že tato změna je pouze měří elektrické pole $\mathbf{E} \equiv -\mathbf{\nabla} \phi$ generované tento systém poplatků.

deformace em pole stojí nějakou energii, která je uložena jako zakřivení elektrostatického potenciálního listu, pokud chcete.

Jak možná víte to oficiálně zní:

\begin{equation}\mathcal{E}_{elektro} = \frac{\varepsilon_0}{2}\int d^3r \: \mathbf{E}^2 \end{equation}

V našem případě máme, že:

\begin{equation}\mathbf{E}(\mathbf{r}) = \frac{q_1 (\mathbf{r}-\mathbf{r}_1)}{4\pi \varepsilon_0 |\mathbf{r}-\mathbf{r}_1|^2} + \frac{q_2 (\mathbf{r}-\mathbf{r}_2)}{4\pi \varepsilon_0 |\mathbf{r}-\mathbf{r}_2|^2}\end{equation}

so that

\begin{equation} \mathbf{E}^2 = \frac{q_1^2}{(4\pi \varepsilon_0)^2} + \frac{q_2^2}{(4\pi \varepsilon_0)^2} + \frac{2 q_1 q_2 (\mathbf{r}-\mathbf{r}_1) \cdot (\mathbf{r}-\mathbf{r}_2)}{(4\pi \varepsilon_0)^2 |\mathbf{r}-\mathbf{r}_1|^2|\mathbf{r}-\mathbf{r}_2|^2}\end{equation}

Upon integration over the whole available volume (often nekonečné) člověk zjistí, že:

\begin{equation}\mathcal{E}_{elektro} = \epsilon_1 + \epsilon_2 + \frac{q_1q_2}{4\pi \varepsilon_0 |\mathbf{r}_1-\mathbf{r}_2|}\end{equation}

kde $\epsilon_{1,2} \equiv \int d^3r \:q^2_{1,2}/2r^2 \varepsilon_0$ je deformační energie vytvořen jednotný poplatek $q_{1,2}$, kdyby to bylo ve vesmíru sami.

celková energie je tedy vyjádřena jako součet jednotlivých příspěvků přichází od sebe částice plus korekce vzhledem k tomu, že, když poplatky jsou dost blízko, EM pole deformace generované jedno nabití bude ovlivněna deformace vytvořené ostatními.

jak vidíme, znaménko tohoto opravného výrazu je znaménko produktu $q_1 q_2$ a je záporné, kdykoli poplatky nemají stejné znaménko.

interpretace, která vychází z toho, že když poplatky mají opačné znaménko, každý náboj působí jako deformace „potopit“, pro ostatní poplatek deformací opačného znaménka; to je deformace generované částice jsou oslabeni deformace generované jiné. Tato deformace oslabení efekt je o to důležitější, že obvinění se dostat blíž a blíž, až se nakonec překrývají a výnos (v zásadě) nulové deformace pole. Protože se zdá, že vesmír dává přednost nízkoenergetickým stavům, v důsledku toho se navzájem přitahují náboje s opačnými znaky.

opak je pravdou nábojů se stejným znaménkem, přičemž deformace generované jedním nábojem jsou jednoduše zesíleny přítomností druhého náboje. EM pole má tedy více energie“ zakřivení“, než by mělo, kdyby byly poplatky účtovány odděleně (nebo kdyby byly nekonečně daleko od sebe).Vzhledem k tomu, že příroda opět upřednostňuje stavy s nízkou energií, znamená to, že náboje se stejným znaménkem se navzájem odpuzují.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.