很多同學(xué)學(xué)物理的時(shí)候，尤其怕“場(chǎng)”，總感覺(jué)這玩意“虛無(wú)縹緲”特別難。那“場(chǎng)”究竟是什么？我們所學(xué)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、引力場(chǎng)有何區(qū)別？場(chǎng)有質(zhì)量嗎？

想要回答這些問(wèn)題，其實(shí)只需要翻開(kāi)大學(xué)物理，上面對(duì)于“場(chǎng)”有一個(gè)非常明確的定義：現(xiàn)代科學(xué)和實(shí)踐證明，場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式，它與實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量。

所以我們根據(jù)這個(gè)概念可以直接得到結(jié)論，“場(chǎng)”就是物質(zhì)的一種，它具有質(zhì)量。但這僅僅是概念，那科學(xué)家們是如何理解并且總結(jié)出這個(gè)概念的呢？

首先第一個(gè)問(wèn)題，我們?yōu)槭裁磿?huì)認(rèn)為“場(chǎng)”就是物質(zhì)的一種展現(xiàn)形式呢？在我們學(xué)電場(chǎng)的第一課，首先出場(chǎng)的人物就是法拉第，他是第一個(gè)提出“場(chǎng)”這個(gè)概念的科學(xué)家。隨后電磁理論的王者麥克斯韋也沿用了這個(gè)概念。

當(dāng)然，19世紀(jì)的“場(chǎng)”和現(xiàn)在的“場(chǎng)”有很大的區(qū)別，那時(shí)候的科學(xué)家并不認(rèn)為“場(chǎng)”是物質(zhì)存在的一種表現(xiàn)形式。那時(shí)候的“場(chǎng)”僅僅是為了方便計(jì)算研究而提出的一種虛擬概念，或者說(shuō)就是一種方便人們理解電與磁的物理圖像，本質(zhì)上就是一種物理工具。那為什么科學(xué)家們會(huì)喜歡引入工具呢？因?yàn)楣ぞ呖梢詭椭覀兏玫乩斫狻翱陀^存在”。

其實(shí)從科學(xué)的發(fā)展我們就能發(fā)現(xiàn)端倪。從最早古希臘學(xué)者認(rèn)為我們的世界是從原子構(gòu)成開(kāi)始，到如今科學(xué)家們研究量子力學(xué)和相對(duì)論相結(jié)合，科學(xué)家們都在尋找一個(gè)東西，它就是“客觀存在”。

其實(shí)我們對(duì)“客觀存在”這個(gè)詞并不陌生，物理學(xué)史上玻爾和愛(ài)因斯坦關(guān)于量子力學(xué)的世紀(jì)之爭(zhēng)，爭(zhēng)的就是這個(gè)“客觀存在”。那么“場(chǎng)”呢？其實(shí)它最初就是為了解釋電與磁的這兩種客觀存在。

其實(shí)關(guān)于“場(chǎng)”的研究，牛頓就曾為此感到困惑，作為萬(wàn)有引力公式的提出者，第一個(gè)懷疑這個(gè)公式的就是牛頓本人，既然已經(jīng)在數(shù)學(xué)上證明了，為何還會(huì)懷疑呢？就是因?yàn)檫@個(gè)奇怪的“場(chǎng)”。牛頓當(dāng)時(shí)給劍橋大學(xué)三一學(xué)院院長(zhǎng)寫(xiě)了一封信，信中他自己也無(wú)法理解這種鬼魅的“超距作用”。

牛頓的信件譯文

牛頓的疑問(wèn)還沒(méi)解開(kāi)，電磁力來(lái)了，而且也超距了。看看萬(wàn)有引力公式和電磁力公式，我們絲毫不懷疑他們兩個(gè)是雙胞胎兄弟。

“場(chǎng)”的應(yīng)運(yùn)而生，就是科學(xué)家們想不清楚了，需要一個(gè)工具來(lái)描述這種“超距作用”。有了場(chǎng)，科學(xué)家們就能合理地解釋所有的問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上也能自洽，可謂皆大歡喜?？墒菃?wèn)題是解決了，新的問(wèn)題又誕生了，因?yàn)椤俺嘧饔谩币琅f存在。之前我們說(shuō)過(guò)，“超距作用”是被四維時(shí)空給解決掉的?？梢哉f(shuō)，“場(chǎng)”的誕生很單純，它就是兩個(gè)電荷或者兩個(gè)質(zhì)量之間的溝通交流的工具。

隨著科學(xué)的進(jìn)步，科學(xué)家們也不斷在更新“場(chǎng)”的物理定義。我們知道，現(xiàn)代物理學(xué)大廈的兩個(gè)擎天之柱是廣義相對(duì)論和量子力學(xué)，他們分別對(duì)宏觀和微觀世界進(jìn)行了描述。

但是宏觀和微觀卻很容易出現(xiàn)不一致，舉個(gè)例子，對(duì)于“波”我們并不陌生，比如水波，聲波等，波可以傳遞能量這是顯而易見(jiàn)的，中學(xué)物理我們都學(xué)過(guò)，那波可以傳遞物質(zhì)嗎，很明顯不可以。

但是當(dāng)我們回到微觀角度去看到波傳遞能量這一客觀事實(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不一樣的地方。根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能公式E=mc^2，質(zhì)量和能量本質(zhì)上就是一回事啊，難道出現(xiàn)矛盾了嗎？

當(dāng)然沒(méi)有矛盾，這時(shí)候波粒二象性就來(lái)了。當(dāng)我們對(duì)電磁波進(jìn)行分解，當(dāng)分解到最小單位后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)所謂的電磁波就是一個(gè)個(gè)光量子，也就是光子，這時(shí)候波就不是一個(gè)擾動(dòng)了，它成了基本粒子，是物質(zhì)的一員。

所以，當(dāng)我們用最前沿的科學(xué)理論去理解”場(chǎng)“的概念時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些不一樣的地方。舉個(gè)例子，假如我們?cè)陔姶艌?chǎng)或者引力場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能量波動(dòng)，這就意味著一個(gè)個(gè)基本粒子的出現(xiàn)和湮滅。這時(shí)候我們回到大學(xué)物理的定義，定義里的前提是“現(xiàn)代科學(xué)和實(shí)踐證明”。

延展開(kāi)來(lái)，此刻屏幕前的你正在用手滑動(dòng)手機(jī)屏幕，這是宏觀上的事實(shí)，但是從微觀上，組成你手指的原子并沒(méi)有接觸到組成手機(jī)的原子，你收感受到的“滑動(dòng)”乃至一切，本質(zhì)上都是來(lái)源于“場(chǎng)”。

所以我們是不是可以這么說(shuō)：物質(zhì)才是我們假想出來(lái)的東西，“場(chǎng)”才是形成我們真正認(rèn)知的最直接原因！