Strona głównaPytania → Dlaczego ładunek elektryczny emituje fotony?

Dlaczego ładunek elektryczny emituje fotony?

Pytanie

Pyta Beniamin

Rozumiem, że ładunki dodatni i ujemny „komunikują” się za pomocą fotonów. Pytanie z czego to wynika? Wydaje się jakoby ładunek ujemny wysysał fotony z ładunku dodatniego. Niemniej sam temat dlaczego coś ma ładunek jest niezwykle interesujący. Wszędzie uznaje się stwierdzenie, jakoby ładunek elektryczny był fundamentalny i niedefiniowalny. Lecz to nie dawałoby podstaw aby tłumaczyć emitowanie i pochłanianie fotonów miedzy ładunkami. Jak to z tym jest?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Ładunek dodatni z dodatnim i ujemny z ujemnym też komunikują się przy pomocy fotonów, nic z siebie wzajemnie nie wysysając. Na poziomie makroskopowym prawa tej komunikacji opisują równania elektrodynamiki klasycznej: równania Maxwella i wzór na siłę Lorentza. Dlaczego te równania mają taką postać jaką mają, a nie inną? Możemy je wyprowadzać z teorii bardziej fundamentalnych (np. kwantowej teorii oddziaływań silnych i elektrosłabych), ale zawsze potem możemy zadać pytanie dlaczego ta teoria bardziej fundamentalna ma taką postać jaką ma, a nie inną. Z praw tej teorii wynika emitowanie i pochłanianie fotonów przez ładunki, choć ani fotony ani ładunki nie są podstawowymi obiektami w tej teorii. Bardziej podstawowe są tzw. hiperładunki cząstek, z których dopiero wyprowadzamy wartości ładunków elektrycznych. Bardziej podstawowe od fotonów są pola bozonów $W$ i $B$, których pewna „mieszanka” okazuje się być polem elektromagnetycznym (fotonowym). Fizycy starają się stworzyć możliwie najprostszą teorię matematyczną, która nie jest sprzeczna z żadnym obserwowanym zjawiskiem, a jednocześnie daje możliwość wykonywania ilościowych przewidywań. Nie mają jednak odpowiedzi na pytanie dlaczego ta teoria nie może być jeszcze prostsza. Czasem starają się argumentować, że zbyt proste teorie nie dopuszczałyby ewolucji fizycznej i biologicznej, a zatem istnienia obserwatorów. Nie jest to jednak warunek wystarczający do uzasadnienia znanej nam obecnie postaci praw fizyki w naszym Wszechświecie.