Comprenons-nous vraiment le fonctionnement de la gravité et des champs magnétiques?

Tout dépend de votre compréhension des connaissances.

Nos théories gravitationnelles et magnétiques nous permettent de décrire la physique de base du système, d'événements allant de la taille de l'univers à une échelle près d'un million de fois plus petite que le noyau atomique. Ce dernier phénomène s'explique par l'électrodynamique quantique, qui permet généralement aux prévisions d'être précises à 10 décimales près. Pour la gravité, nous pouvons décrire avec précision l'univers à la surface du trou noir et son évolution.

D'un point de vue pratique, nous avons presque parfaitement compris ces deux forces et les avons expliquées avec nos meilleures capacités de mesure actuelles.

Les particules chargées placées statiquement dans le cadre de référence produiront un champ électrique pur comme le montre la figure ci-dessus. Lorsque vous êtes plus éloigné du centre, le nombre de lignes de champ électrique traversant chaque sphère ne change pas, de sorte que la force électrostatique diminue à mesure que l'inverse de la surface de la sphère diminue. Si l'espace est tridimensionnel, c'est la relation entre la force électrostatique et la distance entre les charges, et cela explique la loi du carré inverse.

D'où vient ce champ électrique? Il provient de la force électromagnétique, qui est un phénomène quantique expliqué en détail à l'aide de la théorie électrodynamique quantique. Chaque particule chargée est entourée d'un nuage de photons virtuels, qui sont échangés entre d'autres particules chargées pour générer une force électrostatique familière. Il s'agit d'un diagramme montrant une seule de ces particules virtuelles (lignes ondulées) échangées entre deux électrons.

Le champ magnétique est ce que nous observons dans le référentiel, et le champ électrique passe à une vitesse par rapport à nous. Le mouvement de ces charges est appelé courant, et tant que la vitesse du courant n'est pas nulle, tout le courant va générer un champ magnétique. Cependant, le champ magnétique n'est pas un nouveau champ magnétique par essence, juste le champ électrique familier vu dans différents systèmes de référence. Dans une certaine mesure, notre compréhension du champ "électromagnétique" est parfaite car c'est une base solide en mécanique quantique.

Le champ gravitationnel est très différent. Nous les appelons «champs» parce que c'est une description héritée de la physique newtonienne, et elle peut bien nous servir dans la plupart des choses que nous avons en contact avec le système solaire et l'univers local. Mais ce n'est pas la bonne façon de penser à la gravité. Bien qu'il soit de nature similaire aux deux, ce n'est ni un champ ni une force.

La relativité générale est notre théorie la plus réussie pour décrire la gravité, mais ce n'est qu'une théorie géométrique pure, pas une théorie qui ressemble à l'électrodynamique quantique. En revanche, l'espace-temps à 4 dimensions est un "champ" qui décrit la gravité et la déformation, car les particules s'accélèrent lorsqu'elles tentent de parcourir la géométrie en ligne droite. En même temps, la matière (et l'énergie) produiront également ces distorsions géométriques. La relativité générale est une théorie sur la géométrie de la ligne du monde, pas un fabuleux espace de fond dans lequel la gravité est ancrée. Le plus gros défaut de la relativité générale est qu'elle ne peut pas nous dire exactement comment la matière génère la gravité. La seule autre théorie que nous connaissons pour décrire la manière dont la force est générée est appelée théorie du champ quantique, dont l'électrodynamique quantique est la plus réussie.

Il n'y a pas de théorie similaire de la gravité, donc nous ne savons vraiment pas comment la matière génère la gravité. Parce que le champ gravitationnel est appelé espace-temps, ce que nous devons imaginer est une théorie décrivant la "source" de l'espace-temps, en d'autres termes, comment la matière génère l'espace-temps!

Si vous voulez poser une question métaphysique sur nos connaissances, alors nous ne comprenons vraiment pas le niveau de gravité le plus profond, par exemple pourquoi il y a de la gravité? Est-ce un champ quantique? Quelle est l'essence du temps et de l'espace?

En ce qui concerne le domaine de l'activité humaine, nous en savons suffisamment sur ces deux domaines que nous n'aurons jamais une meilleure théorie pour résoudre les besoins pratiques que nous ne le faisons actuellement.

Lecture connexe

Le champ électromagnétique (champ électromagnétique) est un champ physique généré par le mouvement des particules chargées. Les particules chargées dans le champ électromagnétique seront soumises à la force du champ électromagnétique. L'interaction entre le champ électromagnétique et les particules chargées (charges ou courants) peut être décrite par les équations de Maxwell et la loi de force de Lorentz.

Graphique: Sentez le fort champ magnétique généré par l'aimant sous le verre, et le ferrofluide au-dessus du verre montrera une instabilité de champ normale.

Le champ électromagnétique peut être considéré comme la connexion entre le champ électrique et le champ magnétique. En dernière analyse, les champs électriques sont générés par des charges électriques et les champs magnétiques sont générés par des charges électriques en mouvement (courants). Pour les champs électriques et magnétiques couplés, selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, le champ électrique changera avec le champ magnétique dépendant du temps; et selon l'équation de Maxwell-Ampère, le champ magnétique changera avec le champ électrique dépendant du temps. De cette manière, des ondes électromagnétiques se propageant dans l'espace se forment, également appelées ondes lumineuses. Les ondes radio ou les rayons infrarouges sont des ondes électromagnétiques de fréquences plus basses; la lumière ultraviolette ou les rayons X sont des ondes électromagnétiques de fréquences plus élevées.

Références

1. Encyclopédie Wikipedia

2. Noms astronomiques

3. astronomycafe-  Dr. Odenwald's La gravité-   traduire

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