¡ En la física, un campo es una asignación de una cantidad física a cada punto en el espacio (o, más generalmente, espacio-tiempo ). Un campo se ve así como extendiendo a través de una región grande de espacio de modo que su influencia todo-esté impregnando. La fuerza de un campo varía generalmente sobre una región.

Los campos son representados generalmente matemáticamente por el escalar, vector y los campos de tensor por ejemplo, uno pueden modelar un campo gravitacional por un campo de vector donde un vector indica que la aceleración que una masa experimentaría en cada punto en espacio. Otros ejemplos son campos de la temperatura o los campos de la presión de aire, que son ilustrados a menudo en informes de tiempo por los isotermas y los isobaraes ensamblando encima de los puntos de la temperatura o de la presión igual respectivamente.

Teoría de campo

La teoría de campo refiere generalmente a una construcción de la dinámica de un campo, es decir una especificación de cómo un campo cambia con tiempo o con respecto a otros componentes del campo. Esto es hecha generalmente escribiendo un de Lagrange o a un hamiltoniano del campo, y tratándolo como los mecánicos clásicos (o mecánicos de Quantum ) de un sistema con un número infinito de grados de la libertad . Las teorías de campo resultante se refieren como teorías de campo clásico o de quántum.

En la física moderna, los campos lo más a menudo posible estudiados están los que modelan las cuatro fuerzas del fundamental.

Campos clásicos

Hay varios ejemplos de los campos clásicos . Las dinámicas de un campo clásico son especificadas generalmente por la densidad de Lagrange en términos de componentes del campo; la dinámica puede ser obtenida usando el principio de la acción.

El Michael Faraday primero realizó la importancia de un campo como objeto físico, durante sus investigaciones en el magnetismo . Él realizó que el los campos magnéticos eléctricos de y es no sólo los campos de la fuerza que dictan el movimiento de partículas, pero también tiene una realidad física independiente porque llevan energía.

Estas ideas llevaron eventual a la creación, por el maxwell del vendedor de James, de la primera teoría de campo unificado en la física con la introducción de ecuaciones para el campo electromagnético . La versión moderna de estas ecuaciones se llama las ecuaciones del maxwell. En el final del siglo XIX, el campo electromagnético era entendido como una colección de dos campos de vector en espacio. Hoy en día, uno reconoce esto como un solo campo de tensor antisimétrico 2nd-rank en espacio-tiempo.

La teoría de Einstein de la gravedad, llamada el la relatividad general, es otro ejemplo de una teoría de campo. Aquí el campo principal es el tensor métrico, un campo de tensor simétrico 2nd-rank en espacio-tiempo.

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Ahora se cree que los mecánicos de Quantum deben ser la base de todos los fenómenos físicos, de modo que deba una teoría de campo clásica, por lo menos en principio, permitir una modificación en términos mecánicos del quántum; el éxito rinde la teoría de campo correspondiente de Quantum . Por ejemplo, el que cuantifica la electrodinámica clásica del da la electrodinámica de Quantum. La electrodinámica de Quantum es discutible la teoría científica más acertada; Los datos experimentales confirman sus predicciones a una precisión más alta (a más dígitos significativos que cualquie otra teoría. Las dos otras teorías de campo fundamentales de quántum son el chromodynamics de Quantum y la teoría de Electroweak. Estas tres teorías de campo de quántum se pueden todos derivar como casos especiales del modelo estándar supuesto de la física de partícula . La relatividad general, la teoría de campo clásica de la gravedad, tiene todavía ser cuantificada con éxito.

Las teorías de campo clásicas siguen siendo útiles dondequiera que no se presenten las características del quántum, y pueden ser campos de investigación activos. La elasticidad de materiales, las dinámicas flúidas y las ecuaciones del maxwell son ejemplos.

Campos al azar continuos

Los campos clásicos como arriba, por ejemplo el campo electromagnético, están generalmente las funciones infinitamente diferenciables, solamente ellos son en todo caso casi siempre dos veces diferenciables. En cambio, las funciones generalizadas no son continuas. Al ocuparse cuidadosamente de los campos clásicos en la temperatura finita, los métodos matemáticos de campos al azar continuos tienen que ser utilizados, porque un campo clásico termal que fluctúa es el en ninguna parte diferenciable. Los campos al azar son sistemas puestos en un índice de las variables al azar que un campo al azar continuo es un campo al azar que tiene un sistema de funciones como su sistema de índice. Particularmente, es a menudo matemáticamente conveniente tomar un campo al azar continuo para tener un espacio de Schwartz de funciones como su sistema de índice, en este caso el campo al azar continuo es una distribución templada .

Como manera áspera de a (muy) de pensar de campos al azar continuos, podemos pensar en ella como función ordinaria que sea el $\backslash \; P.\; \backslash \; infty$ casi por todas partes, pero cuando tomamos un promedio cargado de todos los infinitos sobre cualquier región finita, conseguimos un resultado finito. Los infinitos no están bien definidos, la oración pasada es absurdo a un matemático, pero los valores finitos se pueden asociar a las funciones que supuesto utilizamos como las funciones de peso para conseguir los valores finitos, y eso puede estar bien definido. Podemos definir un pozo al azar continuo del campo bastante como mapa linear de un espacio de funciones en los números verdaderos

Simetrías de campos

considera también: Simetría en

la física

Una manera conveniente de clasificar los campos (clásicos o quántum) está por las simetrías que posee. Las simetrías físicas son generalmente de dos tipos:

Simetrías del espacio-tiempo

considera también:

las simetrías del espacio-tiempo

Los campos son clasificados a menudo por su comportamiento bajo transformaciones de la simetría del espacio-tiempo . Los términos usados en esta clasificación son —
Campos escalares (tal como temperatura ) cuyos valores son dados por una sola variable en cada punto del espacio. Este valor no cambia bajo transformaciones del espacio.
Campos de vector (tal como la magnitud y la dirección de la fuerza en cada punto en un campo magnético ) que son especificados atando un vector a cada punto del espacio. Los componentes de este vector transforman entre sí mismos como rotaciones inferiores generalmente en espacio.
Campos de tensor (tal como el tensor de tensión de un cristal) especificados por un tensor en cada punto del espacio. Los componentes del tensor transforman entre sí mismos como rotaciones inferiores generalmente en espacio.
Los campos del espinor son útiles en la teoría de campo de Quantum .

En la relatividad, los asimientos similares de una clasificación, salvo que los escalares, los vectores y los tensores se definen con respecto a la simetría de Poincaré del espacio-tiempo.

Simetrías internas

considera también:

interno de las simetrías

Los campos pueden tener simetrías internas además de simetrías del espacio-tiempo. Por ejemplo, en muchas situaciones una necesita los campos que son una lista de escalares del espacio-tiempo: (φ ₁, φ &phi de ₂…; _N). Por ejemplo, en la predicción de tiempo éstos pueden ser temperatura, presión, humedad, etc. En la física de partícula, la simetría del color de la interacción de los Quarks es un ejemplo de una simetría interna de la interacción fuerte, al igual que la isospina o la simetría del sabor .

Si hay una simetría del problema, no implicando el espacio-tiempo, bajo el cual estos componentes transforman en uno a, después este sistema de simetrías se llama una simetría interna . Uno puede también hacer una clasificación de las cargas de los campos bajo simetrías internas.

Ver también

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Elasticidad
Campo electromagnético
Dinámica flúida
Teoría del calibrador
Relatividad general
Ecuaciones del maxwell
La física de partícula
Teoría de campo de Quantum
Modelo estándar
Simetría en la física
Teoría de campo escalar