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现代科学和实践证明场是物质存在的一种形式

 weimiao 2020-06-03

什么是“场”?

大学的物理书中第130页“场”是这样定义的——现代科学和实践证明,场是物质存在的一种形式,它与实物一样具有能量、质量和动量。

现代科学和实践证明场是物质存在的一种形式

为什么说场是物质存在的一种形式呢?

“场”与实物一样是物质存在的一种形式,因为概念这种东西固然很重要,但是对于这个概念的真正理解,其实背后还有个很长的故事,随便翻翻历史就不难发现,首先提出“场”概念的人是“迈克尔·法拉第”,后来麦克斯韦也用了这个概念,但是当年的这个“场”是物质存在的一种形式吗?

其实并不是。

现代科学和实践证明场是物质存在的一种形式

那个时候的“场”是虚拟的,或者更准确的说,它是一种物理的图像,一种帮助我们理解电与磁的工具,看纵观物理学乃至整个科学的发展史,从古希腊人认为组成这个世界是原子开始到今天量子力学和广义相对论的融合问题,科学家们一直在孜孜不倦研究和寻找的“客观存在”,客观存在这个词大家都不陌生吧,好多人都知道,爱因斯坦和玻尔争论的就是客观存在,而场它的最初意义,其实是为了解释电和磁这种客观存在。

如果你了解牛顿的一些历史你就会知道,其实第一个怀疑“万有引力公式”的人就是牛顿本人,牛顿寄给当时英国剑桥大学三一学院院长的信中就有提到——

“引力,应该是万物与生俱来的固有属性,但是对于一个物体,无需其他任何事物的介入或者通过物体间的传导,就可以通过真空在远处作用于另外一个物体,对我来说是如此的荒谬,以至于我相信没有任何一个在哲学问题上拥有思维能力的人会认可这个想法。引力必定是由某物理法则下的某种持续作用在其上的媒介所引起的,但是该行为是实质性的还是非实质性的,我只能留给后面的读者进行考虑了。”

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所以连牛顿自己也无法理解,为什么在宇宙中悬浮的天体,也就是两个距离遥远的质量,可以在不需要任何的交流、沟通、媒介、传导、时间,居然可以瞬时锁定彼此,然后产生相互作用,这太匪夷所思了。结果万有引力的这个疑问还没能解开,居然连电磁力也超距了,而且电磁力的公式也长得和万有引力公式也非常相似。

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而场之所以应运而生,其实就是为了解释(交流、沟通、媒介、传导、时间)这部分,也就意味着当物体落入某个“场”里之后,就会受到力了。

场的概念

但是场的这个概念的最初形成,其实就是为了帮助我们去理解一个空间内两个电荷或者两个质量,它们之间是怎么沟通的,怎么交流的一种工具,随着历史的发展,科学的进步场的意义也在不断的演变和更新,这就出现了视角的问题。

现代物理学的两大支柱:

广义相对论

量子力学

现代科学和实践证明场是物质存在的一种形式

广义相对论是描述宏观的,量子力学是描述微观的,这种理解其实比较片面,但是这里需要探讨的是从宏观和微观出发,用不同的角度或者眼光去看待同一个事物,确实会存在着不同的理解,比如说“波”,有时候是一个“横波”,而那声音它是沿着传递方向的一种震荡,这叫做“纵波”,在水里面的情况就会更复杂一点,横波和纵波的结合。

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但是无论是哪种波在宏观上它们都是指传递能量,但是并不传递物质,空气分子和水分子也没有被声波和水波传递走,所以站在宏观的视角,可以把波看作是一种扰动和更新。

但是如果换一个视角,根据质能转换方程(E=MC2)能量跟质量它是一码事,当把一个电磁波分解到无法再分解,把它们看作是一份一份的,这就叫光量子或者说光子,这个时候它们的身份就不再是一个扰动了,而是一个基本粒子,也就是物质,所以以现代最前沿的科学的认知视角来看,在电磁场或者在引力场中出现了一个能量波动,那这意味着什么呢?它意味着一个个的基本粒子的出现,所以这就是为什么教科书中会说,现代科学和实践证明场是物质存在的一种形式,它与实物一样具有能量、质量和动量。

现代科学和实践证明场是物质存在的一种形式

举例说明:

当你在看这篇文章的时候触碰到的手机,其实在微观上都没有真正地接触到这些物体本身,我们感受到的所有的一切其实都是源自于场,所以以这个角度来看,其实教科书中的定义啊,还可以再进一步,这个时候物质才是我们假想出来的东西,而场才是形成我们真正认知的最直接的原因。

结语

平时我们的生活其实所采用的是一个更加宏观的视角,站在这个角度上扰动仍然是扰动,不是粒子,而场仍然是场,不是物质,如果要是考概念的话,大家一定要按照教科书里说的来,绕了这么一大圈,说了这么多,其实是希望大家能够真正理解从场的概念的诞生、使命到现在的一个演变,现在的物理学到处都是场,所以把视角这个问题讲清楚还是很有必要的。

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