Ładunki dodatnie i ujemne

Pytanie

Pyta Tomasz

Cała wspołczesna dziedzina elektrmagnetyzmu tłumaczy wszystkim i wpaja do głowy iz wyrozniamy dwa rodzaje ładunku dodatni oraz ujemny. Moja pytanie brzmi nastepujaco: co mam rozumiec pod pojeciem ujemny ladunek bo z tego co wiem to nie ma w przyrodzie nic ujemnego. Ładunek jest to cecha czasteczki lub wlasciwosc podobnie jak pęd czy masa. W przyrodzie nie zaobserwowano ujmnej masy czy pęda tak wiec i ladunku nie moze byc ujemnego. Wiec od strony mikroskopowej jak moge wyobrazic sobie ladunek ujemny i dodatni ?

Odpowiedź

Odpowiada Jan Gaj

Pytanie zawiera sporo stwierdzeń, które chciałbym skomentować ‚w drodze’ do odpowiedzi.

1. Zgadzam się, że w przyrodzie nie ma nic ujemnego. Ujemne mogą być liczby, a te należą do świata modeli, a nie do rzeczywistości, którą opisujemy. O tym subtelnym rozróżnieniu często zapominamy i utożsamiamy rzeczywistość z modelami i teoriami fizycznymi. Czasami prowadzi to do poważnych błędów (to temat na inną okazję) ale na ogół nie jest bezpośrednio szkodliwe.

2. Wartości dodatnie lub ujemne przypisujemy wielkościom fizycznym, które liczbowo wyrażają pewne właściwości realnego świata. Do tych wielkości należą masa, pęd i ładunek.

3. Rzeczywiście nie znamy ujemnej masy, ale już pęd może być dodatni lub ujemny. Ściślej mówiąc, pęd jest wielkością wektorową, czyli ma wartość i kierunek, ale przy ruchu wzdłuż jednej prostej (na przykład pociągu po szynach) możemy wyrażać go liczbą: dodatnią przy ruchu w jedną stronę (powiedzmy do przodu) a ujemną przy ruchu w stronę przeciwną (do ty łu).

4. Podobnie jest z ładunkiem. Znaki są umowne, równie dobrze moglibyśmy się umówić, że potarta wełną pałeczka szklana ładuje się ujemnie, a ebonitowa – dodatnio. Faktem doświadczalnym jest natomiast możliwość równoważenia się ładunków przeciwnego znaku: stykając dwie kule naładowane w tym samym stopniu ładunkiem ?szklanym? i ?ebonitowym? obserwujemy że przestają oddziaływać elektrycznie – nie przyciągają papieru czy włosów. Dlatego umówiono się oznaczać te dwa ładunki liczbami o przeciwnym znaku, bo one po dodaniu mogą dać zero.

Warto też zauważyć, że ładunki dodatnie i ujemne kompensują się w przyrodzie z bardzo dużą dokładnością. Omówiono to w odpowiedzi na pytanie ‚Równowaga ładunków i antymateria’.