Поля і хвилі
Максвелл також ввів одне з найважливіший понять класичної науки – поняття поля як простору поза мас і зарядів, передає їх взаємодія. Стало ясно, що матерія може існувати у вигляді речовини, що складається з частинок, і у вигляді поля. Передаються взаємодії за допомогою хвиль. Хвилю можна визначити як передачу енергії без передачі речовини. Хвилі бувають поздовжніми (звук) і поперечними (електромагнітні). Наука про поширення звуку називається акустикою. Звук добре передається в повітрі, рідини і в твердій речовині (кристалі), але не поширюється у вакуумі. Швидкість звуку в повітрі становить приблизно 340 м / сек.
Повернемося до поняття поля. Максвелл ввів два види поля – гравітаційне, що описується законом Всесвітнього тяжіння, і електромагнітне, що описується рівняннями Максвелла.
У ХХ столітті з’явилося ще два види полів (взаємодій) – сильне і слабке. Частинки, які беруть участь у сильній взаємодії, називаються адронів, до них відносяться, зокрема, протони, нейтрони і мезони. Один з проявів сильного взаємодії – ядерниесіли, що зв’язують протони і нейтрони в атомних ядрах. Сильні взаємодії мають дуже малий радіус дії, що дорівнює розміру атомного ядра, і на цих відстанях перевершують всі інші типи взаємодій. У слабких взаємодіях беруть участь елементарні частинки – електрони, позитрони, мюони і нейтрино. Найбільш поширений процес, обумовлений слабкою взаємодією – бета – розпад радіоактивних атомних ядер. За інтенсивністю ці поля розташовуються так: найінтенсивніше – сильне поле, потім – електромагнітне (воно приблизно в 1000 разів менш інтенсивно), потім слабке і нарешті гравітаційне.
Розглянемо трохи докладніше електромагнітне поле. Передбачені Максвеллом електромагнітні хвилі, що поширюються зі швидкістю світла (3’108 м / сек), мають різну довжину і утворюють електромагнітний спектр. Самі короткохвильові – це гамма і рентгенівські промені, потім зі зростанням довжини хвилі слідують ультрафіолетове, видиме інфрачервоне і мікрохвильове випромінювання і, нарешті, радіохвилі. Вперше експериментальне підтвердження існування електромагнітних хвиль було здійснено німецьким фізиком Генріхом Герцем.
Електромагнітне поле може проявлятися в різних формах:
1) електричний струм;
2) різні види випромінювання, про які було сказано вище;
3) теплове (інфрачервоне) випромінювання;
4) хімічні зв’язки між атомами в молекулах;
5) нервові
Імпульси в живих організмах (специфічні слабкі електричні струми, джерелом яких є головний мозок); це слабке електромагнітне поле називається біополем. Проблема біополя в даний час викликає найгостріші дискусії (гіпноз, ектрасенси та інше).