【场】

在物理学中“场”是物质存在的基本形态之一。这种形式的主要特征在于它的质量和能量是弥散于空间的。根据近代物理学的观点,物质存在的基本形态可分为两种,即场和实物。由具有静止质量的基本粒子所组成的物质叫做实物。

人们对场的认识是有一段历史过程的,首先通过物体间的非接触相互作用,如物体间的万有引力作用,带电体间的静电力作用以及磁铁间的磁力作用等,逐渐认识到了场的存在。在相当长的一段时期内,曾有一种观点认为,物体间的非接触作用,是一种既不需要时间,也不需要中间媒介传递的瞬时超距作用。英国物理学家法拉第反对这种观点,并于 1837 年引入了场的概念。他认为那些非接触作用的发生,都必须通过某种中间媒质的传递才能实现。而这种传递相互作用的媒质就是场。它分布在整个空间或部分空间。随着科学的发展,人们逐步认识到了场的物质性,场和实物一样具有能量、动量和质量等物质的基本属性。场与实物在一定的条件下可以相互转化,例如,具有一定能量的光子可以转化为一个电子和一个正电子;同样,电子与正电子相碰可以转化为一对光子,场与基本粒子是紧密相联的,任何实物粒子都不可能脱离有关的场而单独存在,场与实物之间就不存在绝对的界限。

在数学中场是一种抽象的概念,把分布在空间某一区域内的物理量或数学函数称为场,它不一定是物质存在的形式,而是为了研究方便起见, 才引入场的概念。如果所研究的物理量或数学函数在空间不同的点仅有数量上的区别,其相应的场称标量场。例如温度或电势分布的场都是标量场; 如果它们不仅有数量上的差异,而且还有方向上的区别,则其相应的场叫做矢量场。例如,电场强度、磁感应强度,速度及重力分布的场,都是矢量场;不随时间变化的场称“稳恒场”;随时间变化的则称“可变场”。