场 (物理)
以时空为变数的物理量 / 維基百科,自由的 encyclopedia
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在物理裡,場(英語:Field)是一個以時空為變數的物理量。空间中弥漫着的基本相互作用被命名为“场”。[1]場可以分為純量場、向量場和張量場等,依據場在時空中每一點的值是純量、向量還是張量而定。例如,古典重力場是一個向量場:標示引力場在時空中每一個的值需要三個量,此即為引力場在每一點的引力場向量分量。更進一步地,在每一範疇(純量、向量、張量)之中,場還可以分為「古典場」和「量子場」兩種,依據場的值是數字或量子算符而定。
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場被認為是延伸至整個空間的,但實際上,每一個已知的場在夠遠的距離下,都會縮減至無法量測的程度。例如,在牛頓萬有引力定律裡,重力場的強度是和距離平方成反比的,因此地球的引力場會隨著距離很快地變得不可測得(在宇宙的尺度之下)。
定義場是一個「空間裡的數」,這不應該減損場在物理上所有的真實性(如定义“质量”为秤上的数字)。「場佔有空間。場含有能量、动量。場的存在排除了真正的真空。」[2]真空中沒有物質,但並不是沒有場的。場形成了一個「空間的狀態」[3]
當一個電荷移動時,另一個電荷並不會立刻感應到。第一個電荷會感應到一個反作用力,並獲得動量,但第二個電荷則沒有感應,直到第一個電荷移動的影響以光速傳遞到第二個電荷那裡,並給予其動量之後。場的存在解決了關於第二個電荷移動前,動量存在在哪裡的問題。因為依據動量守恆定律,動量必存在於某處。物理學家認為動量應該存在於場之中。如此的認定讓物理學家們相信電磁場是真實的存在,使得場的概念成為整個現代物理的範式。