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物理學中場的概念是什麼

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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學的正規化。下面是本站小編給大家整理的物理學中場的概念簡介,希望能幫到大家!

物理學中場的概念是什麼

  物理學中場的概念

場指物體在空間中的分佈情況。場是用空間位置函式來表徵的。在物理學中,經常要研究某種物理量在空間的分佈和變化規律。如果物理量是標量,那麼空間每一點都對應著該物理量的一個確定數值,則稱此空間為標量場。如電勢場、溫度場等。如果物理量是向量,那麼空間每一點都存在著它的大小和方向,則稱此空間為向量場。如電場、速度場等。場是一種特殊物質,看不見摸不著,但它確實存在。比如引力場、磁場等等。愛因斯坦在狹義相對論中否定以太的存在,但廣義相對論的建立體現了愛因斯坦思想的明顯改變。他指出:廣義相對論“是一種場論”,“如果用常數代替那些描述廣義相對論以太的函式,同時不考慮任何決定以太的原因,那麼廣義相對論以太就可以在想象中變為洛侖茲以太。”愛因斯坦甚至試圖把各種場統一起來,形成一種完美無瑕的理論。場是物質存在的一種基本形式。這種形式的主要特徵在於場是彌散於全空間的。

在物理裡,場是一個以時空為變數的物理量。場可以分為標量場、向量場和張量場三種,依據場在時空中每一點的值是標量、向量還是張量而定。例如,經典重力場是一個向量場:標示重力場在時空中每一個的值需要三個量,此即為重力場在每一點的重力場向量分量。更進一步地,在每一範疇(標量、向量、張量)之中,場還可以分為“經典場”和“量子場”兩種,依據場的值是數字或量子算符而定。

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,因此地球的重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。“場佔有空間。場含有能量。場的存在排除了真正的真空。”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”

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。那在第二個電荷移動前,動量在哪裡呢?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正規化。

  場的物理性質

場的`物理性質可以用一些定義在全空間的量描述〔例如電磁場的性質可以用電場強度和磁場強度或用一個三維向量勢A(X,t)和一個標量勢(X,t)描述〕。這些場量是空間座標和時間的函式,它們隨時間的變化描述場的運動。空間不同點的場量可以看作是互相獨立的動力學變數,因此場是具有連續無窮維自由度的系統。場論是關於場的性質、相互作用和運動規律的理論。量子場論則是在量子物理學基礎上建立和發展的場論,即把量子力學原理應用於場,把場看作無窮維自由度的力學系統實現其量子化而建立的理論。量子場論是粒子物理學的基礎理論並被廣泛地應用於統計物理、核理論和凝聚態理論等近代物理學的許多分支。

場是物質存在的空間。表現為物質時空環境中各種因素的相互作用。由愛因斯坦首先提出。實物和場是物質的兩種基本形態,這個觀點是由蘇聯學者提出來的,是對愛因斯坦的論斷加以改造的結果。空間之所以並非虛空,是由於有場存在。場不同於物質,但也是一種實在。愛因斯坦的論斷在表述上與馬克思主義哲學不相容,由於物質有實物和場兩種基本形態,出現了“場是物質的一種基本形態”的說法。但場不是物質,場是物質發生作用的範圍。在日常語言中“場”原是指場所、活動地、區域,這是一個空間用詞。“場”論所追求的是四種力(引力、電磁力、弱力、強力)或四種相互作用(引力作用、電磁作用、弱相互作用、強相互作用)的統一,“場”的實際內容是一定範圍內的物理作用。實物和場是不可分割地相互聯絡而存在的。在當代社會科學中,大量引用”場”論的觀點探索事物與環境的關係,出現了“心理場”、“審美場”、“輿論場”等社會科學觀點。

  場的屬性

場的一個重要屬性是它佔有一個空間,它把物理狀態作為空間和時間的函式來描述。而且,在此空間區域中,除了有限個點或某些表面外,場函式是處處連續的。若物理狀態與時間無關,則為靜態場,反之,則為動態場或時變場。