Как описывала модель поля механика Ньютона? Что дает для понимания физики поля использование модели батута? И каким стал основной фокус исследований в теоретической физике в XX веке? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Андрей Лосев.

Ньютон предполагал, что между телами действуют силы, и ввел идею дальнодействия. Тело, находящееся в одном месте, может действовать силой на тело, находящееся в другом месте. Ньютон прекрасно понимал, что в концепции дальнодействия есть что-то не вполне удовлетворительное, но на тот момент не мог предложить ничего другого. Тем не менее ученый разработал единую теорию, которую мы знаем как механику Ньютона.

Представим себе батут. Это двумерная упругая поверхность, закрепленная на концах. Рассмотрим тяжелые предметы, которые можно положить на батут. Они его прогнут, после чего другие предметы будут скатываться в образованные таким образом ямки. Это и будет сила, с которой одни предметы действуют на другие, а форма батута — это поле. Когда мы рассматриваем это таким образом, для нас не представляет никаких сомнений то, что поле материально, потому что оно состоит из резиновой поверхности батута. Оно передает силу от предмета к предмету, по нему распространяются волны. Таким образом устроена механическая модель поля, в которой можно смоделировать различные явления.

Нужно понимать, что математика — это тот усилитель воображения, позволяющий существенно расширить класс моделей, который мы можем себе представить. Нужно переходить от интуитивно простых и понятных механических образов к столь же строгим, но более разнообразным образам, существующим в различных областях математики. Именно этот процесс перехода от механических моделей к математическим и произошел в XX веке. Возникшая область построения математических моделей, обобщающая построение механических моделей, стала называться математической (или теоретической) физикой. Эта область является основным предметом изучения физиков-теоретиков в настоящее время.