物理学中的“场”是啥？电场、磁场、引力场，“场”有质量吗？

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很多同学学物理的时候，尤其怕“场”，总感觉这玩意“虚无缥缈”特别难。那“场”究竟是什么？我们所学的电场、磁场、引力场有何区别？场有质量吗？

想要回答这些问题，其实只需要翻开大学物理，上面对于“场”有一个非常明确的定义：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。

所以我们根据这个概念可以直接得到结论，“场”就是物质的一种，它具有质量。但这仅仅是概念，那科学家们是如何理解并且总结出这个概念的呢？

首先第一个问题，我们为什么会认为“场”就是物质的一种展现形式呢？在我们学电场的第一课，首先出场的人物就是法拉第，他是第一个提出“场”这个概念的科学家。随后电磁理论的王者麦克斯韦也沿用了这个概念。

当然，19世纪的“场”和现在的“场”有很大的区别，那时候的科学家并不认为“场”是物质存在的一种表现形式。那时候的“场”仅仅是为了方便计算研究而提出的一种虚拟概念，或者说就是一种方便人们理解电与磁的物理图像，本质上就是一种物理工具。那为什么科学家们会喜欢引入工具呢？因为工具可以帮助我们更好地理解“客观存在”。

其实从科学的发展我们就能发现端倪。从最早古希腊学者认为我们的世界是从原子构成开始，到如今科学家们研究量子力学和相对论相结合，科学家们都在寻找一个东西，它就是“客观存在”。

其实我们对“客观存在”这个词并不陌生，物理学史上玻尔和爱因斯坦关于量子力学的世纪之争，争的就是这个“客观存在”。那么“场”呢？其实它最初就是为了解释电与磁的这两种客观存在。

其实关于“场”的研究，牛顿就曾为此感到困惑，作为万有引力公式的提出者，第一个怀疑这个公式的就是牛顿本人，既然已经在数学上证明了，为何还会怀疑呢？就是因为这个奇怪的“场”。牛顿当时给剑桥大学三一学院院长写了一封信，信中他自己也无法理解这种鬼魅的“超距作用”。

牛顿的信件译文

牛顿的疑问还没解开，电磁力来了，而且也超距了。看看万有引力公式和电磁力公式 ，我们丝毫不怀疑他们两个是双胞胎兄弟。

“场”的应运而生，就是科学家们想不清楚了，需要一个工具来描述这种“超距作用”。有了场，科学家们就能合理地解释所有的问题，在数学上也能自洽，可谓皆大欢喜。可是问题是解决了，新的问题又诞生了，因为“超距作用”依旧存在。之前我们说过，“超距作用”是被四维时空给解决掉的。可以说，“场”的诞生很单纯，它就是两个电荷或者两个质量之间的沟通交流的工具。

随着科学的进步，科学家们也不断在更新“场”的物理定义。我们知道，现代物理学大厦的两个擎天之柱是广义相对论和量子力学，他们分别对宏观和微观世界进行了描述。

但是宏观和微观却很容易出现不一致，举个例子，对于“波”我们并不陌生，比如水波，声波等，波可以传递能量这是显而易见的，中学物理我们都学过，那波可以传递物质吗，很明显不可以。

但是当我们回到微观角度去看到波传递能量这一客观事实，就会发现不一样的地方。根据爱因斯坦的质能公式E=mc^2，质量和能量本质上就是一回事啊，难道出现矛盾了吗？

当然没有矛盾，这时候波粒二象性就来了。当我们对电磁波进行分解，当分解到最小单位后，我们会发现所谓的电磁波就是一个个光量子，也就是光子，这时候波就不是一个扰动了，它成了基本粒子，是物质的一员。

所以，当我们用最前沿的科学理论去理解”场“的概念时，就会发现一些不一样的地方。举个例子，假如我们在电磁场或者引力场中发现了一个能量波动，这就意味着一个个基本粒子的出现和湮灭。这时候我们回到大学物理的定义，定义里的前提是“现代科学和实践证明”。

延展开来，此刻屏幕前的你正在用手滑动手机屏幕，这是宏观上的事实，但是从微观上，组成你手指的原子并没有接触到组成手机的原子，你收感受到的“滑动”乃至一切，本质上都是来源于“场”。

所以我们是不是可以这么说：物质才是我们假想出来的东西，“场”才是形成我们真正认知的最直接原因！
@郭巴拉