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引力场、电场中的“场”指的什么意思?

 道乃智能 2017-09-02

在物理学中,场是指每个点都受到力的作用的一种空间区域。现代物理学中场的概念最早由法拉第提出。在地球周围的引力场中,物体会受到引力的作用而落到地上。在带电体周围的电场中,带电粒子会受到库仑力的作用而被吸引或排斥。在磁铁周围的磁场中,回形针会受到磁力而被拽向磁铁。场的强度,或者说某一特定区域的力的大小,可以用场线来表示。场线越靠近,在这一区域的作用力就越强。

根据物理量的不同,场又可分为标量场、矢量场、张量场以及旋量场。当物理量是标量时,则与之对应是标量场,例如,温度场或者势能场。地球上的每个点都有各自的温度或势能,它们只有大小没有方向。如果物理量是矢量,则对应的是矢量场,例如,引力场、静电场、磁场以及流速场等。以引力场为例,地球上的每个点都受到引力的作用,方向指向地心,它们既有大小又有方向。张量场的例子包括连续介质力学中的应力场和形变场,或者广义相对论中的应力能张量场。在粒子物理学中,自旋为s的粒子由2s维旋量场描述,其中s是一个整数或半整数。例如,费米子是由旋量场描述。

此外,还有些场实际上就是自己的物理实体,例如,电磁场。这样的场拥有自己的动量和能量,它们是独立于介质。这些场的运动方程可以通过类似于经典力学的拉格朗日公式(最小作用量原理以及拉格朗日密度)来描述。据此,我们能够研究这些场的性质以及时间演化。

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