ПОЛЯ И ЧАСТИЦИ
Колко разнообразни са вълновите явления в природата! Дори на водата има много видове вълни. Вълните могат да се раждат, да се сблъскват, разпръскват, като частици. Или може би частиците са вълни, само, разбира се, не във вода, а в някаква невидима среда.?
Такива мисли са се случвали на хората много пъти в историята на физиката. Особено разгорещени спорове пламват през 17 век. между поддръжниците на корпускуларната теория на светлината, които я считат за поток от частици, и поддръжниците на теорията на вълните, които считат светлината за вълни в невидим етер. Кой беше прав? Никой или по-точно и двамата.
Всъщност светлината е поток от частици - кванти или фотони, носещи определени порции енергия и инерция. От друга страна, светлината е вълна от електромагнитно поле (вж. Електромагнитни вълни), която има енергия и импулс и се разпространява в пространството със скоростта на светлината.
За да се комбинират тези две толкова различни понятия - вълна и частица - беше необходимо да се преразгледа нютоновата механика.
В квантовата механика всяка частица съответства на вълна. И когато има много частици? От гледна точка на квантовата механика може да се присвои собствено поле на всяка частица. Например, по принцип може да се приеме, че всеки електрон в лъча от ускорителя съответства на собственото си поле. Опитът обаче свидетелства за пълната неразличимост на идентичните частици. Разбира се, електроните могат да имат различни енергии и импулси, но с едни и същи параметри, електроните са еднакви.
Така че, ако всички частици са еднакви, като вълни в една и съща среда, то тази среда, тоест полето, е по-фундаментално понятие. В този смисъл привържениците на етерната теория се оказаха по-близо до истината.
Какво е поле? От математическа гледна точка полето е произволна функция или набор от функции, координати x, y, z и време t. Например фотонът е описан от електрическо поле и магнитно поле , хармонично, т.е. синусоидално, в зависимост от координатите и времето. Много е важно електромагнитното поле на фотона да е хармонична функция на определена комбинация от пространствени координати и време: .