Номер 1, страница 310 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 93. Близкодействие и действие на расстоянии. Глава 14. Электростатика - номер 1, страница 310.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Более привлекательной и, что важнее, физически корректной является теория близкодействия (или теория поля). Выбор в ее пользу обусловлен как теоретическими, так и экспериментальными причинами.

Теория дальнодействия, ярким примером которой является закон всемирного тяготения Ньютона, предполагает, что тела действуют друг на друга мгновенно через пустое пространство, независимо от расстояния между ними. Если бы, например, Солнце внезапно исчезло, то согласно этой теории, Земля бы в тот же миг сошла со своей орбиты. Это подразумевает бесконечную скорость передачи взаимодействия.

Теория близкодействия, разработанная Майклом Фарадеем и Джеймсом Максвеллом, утверждает иное. Согласно этой теории, взаимодействия передаются не мгновенно, а посредством особых материальных посредников — полей (например, электромагнитного или гравитационного). Каждое тело создает в окружающем пространстве поле, которое распространяется с конечной скоростью и уже затем действует на другие тела. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, максимальная скорость распространения любого взаимодействия в вакууме равна скорости света $c \approx 300~000$ км/с.

Почему же теория близкодействия более привлекательна и состоятельна?

1. Соответствие эксперименту. Существование полей и конечная скорость распространения взаимодействий — это экспериментально доказанные факты. Мы используем электромагнитные волны (радио, свет, Wi-Fi), которые распространяются именно с конечной скоростью. Недавнее открытие гравитационных волн стало прямым подтверждением того, что и гравитационное взаимодействие распространяется со скоростью света, как и предсказывала теория близкодействия (в рамках общей теории относительности Эйнштейна).
2. Непротиворечивость. Теория дальнодействия вступает в прямое противоречие с фундаментальным принципом теории относительности о предельной скорости передачи информации. Мгновенная передача взаимодействия означала бы возможность передачи информации быстрее света, что, согласно современным представлениям, невозможно.
3. Объяснительная сила. Теория поля объясняет сам механизм взаимодействия. Она не просто констатирует факт притяжения или отталкивания, а описывает, как именно это происходит — через посредство поля, которое является такой же формой материи, как и вещество.

Возвращаясь к примеру с Солнцем: если бы оно исчезло, мы бы на Земле узнали об этом (и ощутили бы гравитационные последствия) только через 8 минут 20 секунд — именно столько времени требуется свету и гравитационным волнам, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Земли. Это наглядно демонстрирует правоту теории близкодействия.

Ответ: Более привлекательной является теория близкодействия, поскольку она соответствует современным физическим представлениям, подтверждена экспериментально и объясняет, что все взаимодействия распространяются в пространстве с конечной скоростью, не превышающей скорость света.