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  • 为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    像量子场、电磁场或电子场这样的物理场是由什么构成的?它们以怎样的方式存在并且不断地延伸?各物理场之间存在很大的间隙吗?

    像量子场、电磁场或电子场这样的物理场是由什么空间构成的。请看这篇1929年的文章。在这里面爱因斯坦将物理场描述成一种空间状态。在谈到电磁场和引力场时,他这样说:“这两种类型的物理场经常与空间状态理论联系在一起,但是一直无法融合成恒等式。因为人们几乎无法想象真空中拥有两种不同的基本条件或是状态。并且人们很自然地怀疑,这是因为物理的连续体不能完全被黎曼度量描述。”

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    图源:damtp

    那它们是如何存在并且持续延伸的呢?

    因为空间像是某种单纯可怕的弹性。谷歌搜索“爱因斯坦弹性空间”并且看到维基百科里的“以太理论”文章,注意诺贝尔奖得主罗伯特.B.劳克林的话。

    “爱因斯坦许多创造性的工作都具有讽刺性,像广义相对论,把概念化空间归结为一种媒介,而在他最初提出的假设[狭义相对论]中没有这样的媒介存在。以太这个词语在理论物理学上有非常负面的含义,因为它过去与相对论的对立联系在一起。这很不幸,因为除去含义,它很大程度上捕捉到了许多物理学家实际思考真空的方式。

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    相对论实际上并没有讲述宇宙普遍事物的存在与否,而只讲述了一定拥有相对论的对称性的事物。结果证明那样的事物确实存在。关于时间的相对论逐渐被接受,辐射的研究也开始表明真空空间拥有的光谱结构与普通量子固体和液体的光谱结构相似。随后大粒子加速器的研究,引导我们去理解空间比起理想化的牛顿学说所说的空白,更像是一块窗户的玻璃。它充满了物质,通常情况下是透明的,但是在当用力击打并敲出一块时,是可见的。现代概念的空间的真空每天都在实验中被确认,它是一个相对论的以太。但是我们不能这么称呼它,因为这是禁忌。

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    图源:Wikipedia

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    图源:microsenso

    它们之间存在很大的间隙吗?

    不,空间是一个连续体。

    物理场本质上是一个数学概念,借此你可以分配一些东西的值到空间中的每一个点上去。可问题是,这个概念一旦被接受,比如说,符合定义的,电子场空间中的每一点可以被分到一个电荷的力的值,但是人们接下来想要知道,力由什么产生?一旦你说这里有某种信使告诉一个电荷元素它应该加速多少,你就需要把它加入到这个概念中。这是一个合理的问题,不过此时,我不相信任何人知道这个问题的答案。然后我们得到了将电子作为刺激的量子场理论。

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    那依旧表明有某些东西需要被刺激。我认为运用数学的方法已经找到了一些看似能够运作的关系,但是需要被刺激的东西依旧被隐藏了。我们普遍认为像电子场这样的物理场从开始到结束都是由连续的电荷组成的,所以这里没有间隙。他们不会像你说的延伸,但是我不能断定它们会一直这样下去,因为严格来说我一开始就不知道它们是什么。不好意思,但是我不相信其他人会知道,尽管有少部分人假装他们知道。

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    图源:tuxi

    风是怎样形成的?温度和压强又是由什么构成的?

    我认为这也许对一个物理场(在广义方面)而不是一个像电磁场这样特定的物理场下定义有帮助。

    物理场是一个处在这个空间的每个点都拥有相关值的空间。

    在我的客厅,我可以带着一公斤的物体四处走动并且测量出地球施加给这个物体的力。不论在我房间的哪一处,都有大概9.8牛顿向下的力。我可以说这里有一个均衡的重力场在我的房间-它在往下的方向有一个持续为9.8牛顿/千克的值。(注意因为这个值包括了方向,你可以称这个重力场为矢量场。)

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    图源:wendangwang

    现在我有一个烤箱在厨房,把它打开并设定为180摄氏度。使用一个热电偶我测量出很多地方的温度。结果表明即使我想要一个均衡的温度场(每个地方的温度都是相同的),我发现在最高处和背面附近更热,越往底部越冷,特别是在底部/正面。现在我不能仅用几句话概括出物理场了,这是一个复杂的模型。(请注意温度不拥有任何方向,所以我们可以把在我烤箱里的温度场称作一个标量场的例子。)

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    我是一名水手,当我观察一张风向图,我看到了拥有不同长度,指向不同方向的箭头。这种示意图试图告诉我不同地方的风速和风向。这是一个矢量场(有方向),并且我称风速场-风图会更简单,并且听起来不那么刻意。

    当我观察一张画有等压线的气象图,我看到了表示风压场的图解。它是一个标量场,因为每一个点都只有一个值-但是它并不包括一个方向。加入了带有同样压强值的点(等压线)帮助我们更清晰地观看这个模型,而不是仅仅通过满印大量数字的气象图。

    为了解物理场怎样构成,那还得回到最初的起点

    图源:0570fc

    我认为我已经回答了一点关于间隙(它们不存在)的问题,并且通过进一步理解,我希望你能明白一个物理场不能由任何东西构成。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. Eudora- quora

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