Pole (fyzika)

Fyzikálne pole alebo silové pole je forma existencie a pohybu hmoty, spájajúca navzájom častice látky do jednej sústavy a uskutočňujúca ich vzájomné pôsobenie (interakciu). Jeho zdrojom sú látkové telesá (napr. častice), s ktorými ale vstupuje do vzájomného pôsobenia iba za istých podmienok. Látky sa môžu premeniť na polia a polia na látky, pozri hmota.

Častice na seba pôsobia (interagujú) tak, že každá častica vytvára okolo seba silové pole, v ktorom sa konečnou rýchlosťou šíri rozruch. Každé silové pole je nositeľom hybnosti, momentu hybnosti a ďalších atribútov, ktoré sa prv pripisovali len látkam (pozri hmota). V kvantovej teórii poľa má každý druh častíc silové pole, napr. nukleónové pole, pionové pole atď., a príslušná častica (napríklad pión) sa chápe ako kvantum príslušného poľa (napríklad piónového poľa).

Rozlišuje sa najmä:

Termín fyzikálne pole sa definuje aj v „technickejšom“ zmysle ako:
So špeciálnym fyzikálnym stavom priestoru spojený jav/spojená fyzikálna veličina, ktorý je opísaný funkciou/ktorá je funkciou – alebo viacerými funkciami – (len) polohového vektora r (čiže súradníc daného miesta) a spravidla aj času t. Inými slovami je vo fyzikálnom poli jednotlivým bodom priestoru priradená hodnota nejakej fyzikálnej veličiny, nazývanej veličina poľa (alebo najmä pri elektrickom a magnetickom poli intenzita poľa). Cieľom zavedenia pojmu fyzikálne pole bolo dosiahnuť stručné znázornenie (funkcia) rozloženia istej fyzikálnej veličiny v istom priestore.

Matematické delenie týchto polí sa robí podľa toho, či je priraďovaná veličina skalár, vektor, tenzor (2. alebo vyššieho stupňa) alebo spinor. Patrične sa potom rozlišuje aj:

skalárne pole – napr. hustota, teplota
vektorové pole – napr. intenzita elektrického poľa, intenzita magnetického poľa, intenzita elektromagentického poľa, sila (pôsobiaca v rôznych miestach priestoru na vybrané teleso; silové pole v užšom zmysle)
tenzorové pole – napr. elastické napätie
spinorové pole – napr. prúdová hustota v relativistickom opise poľa (Diracovo pole)

Iné matematické delenie je:

statické pole = pole, kde veličina poľa nezávisí na čase
kvázistatické pole = pole, kde zmena veličiny poľa v čase je zanedbateľná
stacionárne pole = pole, kde veličina poľa opisuje stacionárne prúdenie kvapaliny

Fyzikálne delenia sú rôzne, napr.:

Kým gravitačné pole, elektromagnetické pole a hore spomínané polia častíc sa považujú za základné fyzikálne reality (pozri prvú definíciu), sú polia typu zvukové pole, teplotné pole, pole rýchlostí a pod. výlučne pomocné pojmy.

Matematicky možno pole vyjadriť ako $\phi (\mathbf {r} ,t)$ , kde φ je skalár, vektor alebo tenzor. (Pri kvantovej teórii potom hodnote poľa v bode zodpovedá operátor.) r,t sú priestorové súradnice. Priestor je tu chápaný veľmi všeobecne – môže ním byť bežný euklidovský priestor, minkovského priestoročas, ale napríklad aj zakrivený priestoročas.

Pretože stav poľa je opísaný hodnotou veličiny v nekonečne veľa bodoch, je pole význačným prípadom sústavy s nekonečne veľa stupňami voľnosti.

Vektorové polia možno graficky znázorniť pomocou siločiar (vektorových čiar).

Pozri aj:Teória poľa