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  • 1 # 火星一號

    在物理學中,場是指每個點都受到力的作用的一種空間區域。現代物理學中場的概念最早由法拉第提出。在地球周圍的引力場中,物體會受到引力的作用而落到地上。在帶電體周圍的電場中,帶電粒子會受到庫侖力的作用而被吸引或排斥。在磁鐵周圍的磁場中,回形針會受到磁力而被拽向磁鐵。場的強度,或者說某一特定區域的力的大小,可以用場線來表示。場線越靠近,在這一區域的作用力就越強。

    根據物理量的不同,場又可分為標量場、向量場、張量場以及旋量場。當物理量是標量時,則與之對應是標量場,例如,溫度場或者勢能場。地球上的每個點都有各自的溫度或勢能,它們只有大小沒有方向。如果物理量是向量,則對應的是向量場,例如,引力場、靜電場、磁場以及流速場等。以引力場為例,地球上的每個點都受到引力的作用,方向指向地心,它們既有大小又有方向。張量場的例子包括連續介質力學中的應力場和形變場,或者廣義相對論中的應力能張量場。在粒子物理學中,自旋為s的粒子由2s維旋量場描述,其中s是一個整數或半整數。例如,費米子是由旋量場描述。

    此外,還有些場實際上就是自己的物理實體,例如,電磁場。這樣的場擁有自己的動量和能量,它們是獨立於介質。這些場的運動方程可以透過類似於經典力學的拉格朗日公式(最小作用量原理以及拉格朗日密度)來描述。據此,我們能夠研究這些場的性質以及時間演化。

  • 2 # JeffWangDY

    用通俗的話說: 場是某物理量在空間的分佈。這是我的理解和歸納,並非出自權威工具書或教科書。

    最常被提到的是引力場,電場磁場,分佈在三維空問。溫度場是沒有涉及到“力”的場。

    把幾種顏料混合一下塗在紙上,就在二維空間形成了色度和亮度場。

    某一路公交線上各站等車的乘客數量構成一個一維的場。這場叫什麼名字研究公交線路班次最佳化的人知道。

    練氣功的人相信並能感知每一個人的氣場。

  • 3 # AAAET

    說白了都是一種能量場只不過大小區分,利用的價值也有區分。都有共同的能量所在。電子場利用了咱們工業理論,比較佔有多數。包括了電機,包括了磁場發生器,當然可以使用各方面的飛行器,引力場是另外一種未開發的一種場耦合性的,這種能源相當可觀的要比核武器還要厲害,別說宇宙的各種情況,地球就是一個例子南北NS場就控制了地球的任何的穩定性,包括人類。場的效應那是巨大的。以後大家會理解的。謝謝!

  • 4 # 民科尖兵

    場是物質根據流動性劃分的基本形態之一。物質基本形態包括固體、液體、氣體、場。一般地,越是靠後,密度越小。但由於物質密度還受物質成分的結構性質和組合方式的影響,會有一些特例發生,比如冰比水輕。

    一般地,被化學鍵鎖死,分子的相對位置固定的物質是固體。分子間有較強作用,但無法固定分子位置的物質是液體。分子間作用很弱,以互相碰撞為主要作用方式的物質是氣體。由小至無法單獨觀測的微粒構成的物質叫場。這只是傳統的劃分。隨著科學的實驗和理論水平的進步,人們發現可能存在其它的物質形態,比如地核和某些矮星的形態可能更接近流體,它們的分子結構異常甚至沒有分子。

    目前人們熟知的場有電場、磁場、引力場。由於這些場的組成成分無法觀測,導致人們對場的本質眾說紛紜。本人的觀點貌似有點標新立異,感興趣的朋友可以往下看。

    電場、磁場、引力場是力的本源,來源於一種共同的微粒——基礎量子,也叫基礎粒子或天使粒子。它的自旋為0,以振動為主要運動方式,是宇宙中人們所能接觸到的最牢固和穩定的物質,它的內部結構任何力量都無法分開和破壞。在這個意義上說,基礎量子是宇宙中最小的物質。

    引力的本質:引力的本質是基礎量子的振動。任何物體都是由基礎量子構成的,所以它們的內部存在大量的振動,和物體外面的量子震動相呼應。在兩個物體之間,這種大量振動產生一種效應——造成密度的不均衡,進而出現密度波(振動波)。其實這就是引力波。它的引力效應是怎樣形成的呢?物體因大密度會在表面形成波的鋒面。在兩個物體之間,會有一對鋒面互相激盪,客觀上造成物體間基礎量子發生有節奏的疏密變化。這便生成一對最原始的力——萬有引力和萬有斥力。當兩個物體間基礎量子密度變小的時候,這兩個物體之間和外側受到的碰撞不均衡,產生靠近的趨勢,這就是萬有引力。當物體間基礎量子變稠密時,產生分開的趨勢,這就是萬有斥力。因兩個物體內側距離小於外側距離,使得萬有引力滯後於萬有斥力,最終效果表現為兩個物體發生進動,出現相互吸引的效果。這個效果可以用簡單的實驗輕易地類比證明:水中放置兩個懸浮球或平行板,用震動裝置使水和球處於振動狀態。會發現,振動時,球靠近,不振動時,球靜止(由於水分子的布朗運動不會絕對靜止)。

    磁力的本質:磁的本質是基礎量子的“風”。篇幅關係,不再展開說了。基礎量子形成夸克等微粒,微粒的自旋帶動基礎量子形成風,風吹微粒使其運動便表現出磁力。

    電力的本質:電的本質是電子等微粒的流動。微粒在磁力推動下定向流動,便表現出電力。

    綜上所述,萬有引力是基礎量子的振動,磁力是基礎量子的流動,電力是基礎量子合成的微粒的流動。

  • 5 # 靈遁者國學智慧

    第四十九章:引力場與希格斯場之間關係,令人心動!

    不過我發了一個動態,我說:“看到你們的評論,我覺得自己更得好好寫。有些事情不關乎錢,但意義重大。其實我只是借花獻佛,哪裡是什麼物理學大師。我連高等物理都沒有學過。我只是努力用通俗易懂的語言,來告訴普通民眾現在的世界是怎樣執行的,科學家們做了怎樣的努力。”

    怎麼說呢?在我觀點裡有這樣的看法,楊振寧肯定不看這樣的“小說”,對於他來說這太low了。但普通民眾就不一定了。甚至可以這樣說,普通民眾不看“楊振寧”。

    我是什麼意思呢?我是說普通民眾都知道楊振寧先生娶了翁帆,卻大都不知道他寫的“楊——米爾斯方程”長什麼樣。這樣說來,普通民眾還是需要看“小說”的。

    而且即使這樣,我覺得我寫的這“小說”不是那麼容易看懂的。我自己都是磕磕絆絆一路走來的。有些東西,有多難理解,你去試了之後,就清楚了。

    好了,回到我們的主題,引力場和希格斯場的關係上。有人想過它們之間的關係嗎?當然對於這兩個概念的研究都是宇宙最根本的東西,目前也還是物理前沿。

    有兩個大新聞,都是最近兩年才出現的。第一個2013年希格斯玻色子被發現。第二個2016年2月引力波被探測發現。無疑這兩個都是劃時代的發現。那麼我的問題來了,這兩個發現意味著什麼?

    絕對有意思,就好像管中窺豹一樣。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它透過自相互作用而獲得質量。這是目前公認的前沿理論。

    那麼引力波是什麼?其實我在《變化》中有詳細的論述。引力波是時空的漣漪。

    這兩個發現意味著什麼?答案就很明確了。希格斯粒子的發現,就基本可以證明希格斯場的存在。但這個還不敢說是百分之百。為什麼呢?你來回答一下。

    答案還是很簡單,“管中窺豹”難免有漏。萬一希格斯粒子本身就是存在的,但並不是希格斯場的激發,那就是說希格斯場不存在。就像我們對於光子,電子,等這些粒子的存在,不會說有一個光子場,電子場,輕子場,夸克場存在。每個粒子這樣論的話,太荒謬。

    從我的觀點來說,希格斯場可以存在。可以是一種時空效應,但這種時空效應就是可以用“希格斯場“來說。但其實可能不存在這樣的場。只存在這樣的時空互動。這是不同的。 就是說它不像電磁場那樣。

    所以我基本贊同希格斯先生關於希格斯場的理論設想。這非常了不起。畢竟你要考慮這樣一個問題,粒子透過希格斯機制獲得質量,那麼希格斯機制就應該有執行的“平臺”,這個平臺就是希格斯場。

    但這個理論所預言的希格斯場的存在,還是要強調不是百分之百。你再好好想想。為什麼不是百分之百?

    再來說引力場,引力波被探測到更是對引力場的佐證。引力場是存在的,這是我的一貫觀點。在《變化》中我是這樣寫的:“所以就很明顯了,引力波是時空的漣漪,那麼什麼是引力場? 時空就是引力場,很顯然這樣的引力場是全域場。這和現有的引力場定義有根本區別。

    其實不難理解,引力是時空性質,引力場自然也是時空性質。它們的區別就是時空線上,面,體的不同表現,但都是出於同一時空性質!

    所以引力場的定義就是:引力場是一種全域性的時空性質,其場強度和能量物質分佈及物體運動速度成正比關係,與物體距離成反比關係。

    關鍵詞:全域性,物質能量分佈,運動速度,距離。

    所謂全域性是指從理論上來講引力場是整個時空的性質,那麼它的廣度就是時空所在處必然存在引力場。

    物質能量分佈該怎麼理解,在整個時空中物質能量的分佈是不均的,引力場強度自然就是不同的。雖然是理論上是全域性的場,也就是瀰漫整個宇宙。但是從微分思維出發,由於這種的物質能量的不均性,我們可以把全域場劃分為N個局域場。

    但要清楚這種劃分是人為的,是為了更好的研究引力理論而設想的。”

    各位,重點來了。 引力場和希格斯場的關係重要的思考有兩個點,你認為是什麼?? 思考1分鐘,接著再往下看。

    第一個點:希格斯機制透過希格斯場賦予粒子質量。而有質量的物體皆具有引力。各位,這就是第一個聯絡。兩個宇宙中最根本概念,從大的思維上去想,竟然是如何融洽。

    第二個點:從上面我說了,引力場是全域性的場,也就是宇宙的普遍場。同樣希格斯場也必須是全域性的場。就是這種機制在宇宙的任何一個角落,都是這個規則。但是大家別忘了,愛氏的引力方程是宏觀世界的規則體系;希格斯機制是量子世界的規則體系。

    所以我一直贊同宇宙大統一理論的存在。因為無論從哪個角度出發,我們都能找到聯絡,而找到聯絡的規則,就一定能囊括在一個大的規則裡面。

    但是,這個“但是”後面的話,要比前面的往往更重要。因為我們要考慮自身,站在宇宙的角度,就要考慮宇宙自身。

    我告訴大家,這絕對是一場思想盛宴,要多美麗就有多美麗,要多刺激就有多刺激!

    物質的質量一直是一個謎,到底怎麼來的,困擾了多少科學家。直到打破宇稱守恆,楊——米爾斯理論誕生。科學家南部,戈德斯通,溫伯格,希格斯等人透過對稱破缺,希格斯機制賦予粒子質量。

    但最最關鍵的是這樣的——無論是希格斯場還是引力場,都可以說是自相互作用的結果。各位這就尷尬了。這就有意思了。

    你自己想,如果引力場和希格斯場都是普遍場,那麼如何脫離自己?所以就沒有任何挑剔的,去看看希格斯粒子是怎麼得到質量的。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它透過自相互作用而獲得質量。

    那麼費米子和玻色子獲得質量的情況是一樣的嗎?根據理論還是有區別的。具體是這樣的,我在前面關於希格斯場的文章中有介紹。大家可以去看看。

    為什麼費米子、W玻色子、Z玻色子具有質量,而光子、膠子的質量為零?希格斯機制可以解釋這問題。

    希格斯機制應用自發對稱性破缺來賦予規範玻色子質量。在所有可以賦予規範玻色子質量,而同時又遵守規範理論的可能機制中,這是最簡單的機制。根據希格斯機制,希格斯場遍佈於宇宙,有些基本粒子因為與希格斯場之間相互作用而獲得質量。

    更仔細地解釋是,在規範場論裡,為了滿足定域規範不變性,必須設定規範玻色子的質量為零。由於希格斯場的真空期望值不等於零,造成自發對稱性破缺,因此規範玻色子會獲得質量,同時生成一種零質量玻色子,稱為戈德斯通玻色子,而希格斯玻色子則是伴隨著希格斯場的粒子,是希格斯場的振動。透過選擇適當的規範,戈德斯通玻色子會被抵銷,只存留帶質量希格斯玻色子與帶質量規範向量場。

    費米子也是因為與希格斯場相互作用而獲得質量,但它們獲得質量的方式不同於W玻色子、Z玻色子的方式。在規範場論裡,為了滿足定域規範不變性,必須設定費米子的質量為零。透過湯川耦合,費米子也可以因為自發對稱性破缺而獲得質量。

    這就是它們獲得質量的不同。但這不是我要表達的重點,這樣我要推出重點的一個條件。

    這個觀點非常重要,那就是宇宙一定是以自己賦予自己質量。各位看似矛盾。但其實沒有矛盾!因為你無法找出矛盾。

    可是這又不符合我們對於宇宙的定義。宇宙是囊括一切空間,物質,時間的。也可以這樣說,一切空間,物質,時間就是宇宙。

    這個時候哲學就顯得尤為重要了,因為數學在這裡有點吃力了。不過不得不承認,數學的邏輯的牛叉。

    還記得哥德爾不完備定理嗎?我在《變化》和這本書中提到它不下5次吧。因為它很了不起,揭示了宇宙的這種矛盾。

    哥德爾證明了任何一個形式系統,只要包括了簡單的初等數論描述,而且是自洽的,它必定包含某些系統內所允許的方法既不能證明真也不能證偽的命題。

    原文如下:

    第一定理

    任意一個包含一階謂詞邏輯與初等數論的形式系統,都存在一個命題,它在這個系統中既不能被證明為真,也不能被證明為否。

    第二定理

    如果系統S含有初等數論,當S無矛盾時,它的無矛盾性不可能在S內證明。

    各位這就是我上面所要表述的思想,用數學語言來描述的樣子。就是這個樣子。

    好,希望大家還能緊緊跟著我的思維在走。那麼玻色子透過自相互作用獲得質量,就不尷尬。同樣希格斯場是宇宙的普遍場,引力場也是。我們就不能排除它們的自相互作用。

    好了,這就是我要表達的重點。我們的問題還是永遠沒有最後一個。你問吧。我來回答。 你沒有問題嗎? 好,我有!

    我們該怎麼理解?我們該怎麼解釋,這樣的情況呢?

    答案是——該怎麼解釋,就怎麼理解。宇宙是自相互作用的系統,而愛氏的場方程是非線性的。宇宙定然是非線性開放的系統。只有這樣,宇宙的自相互作用,就不尷尬。因為宇宙是無限的。

    如果宇宙是有限的,自相互作用系統,必然有一天達到熵寂狀態。宇宙滅亡。

    所以一來宇宙是無限的,二來有能量守恆定律,此兩者保證了自相互作用的順利進行。沒有毛病,但有矛盾是必須的,可以理解這種矛盾。可以理解的矛盾不會讓人恐懼。這就是怎麼解釋,怎麼理解的意思。

    寫到這裡,你可能覺得該結尾了,但我卻產生了更多的想法。後面這才是壓軸菜。一起來看看吧。

    經過上面的分析,我們可以有以下認識。

    1、粒子透過希格斯機制,希格斯場獲得質量。無數粒子組成我們現在看到的物體。

    2、有質量的物體就有引力,有質量的粒子,就有引力作用。

    3、引力場和希格斯場都是全域場。

    問題來了,有希格斯粒子,也基本有希格斯場。那麼有引力場,引力子嗎?

    引力場我上面說了,是存在的。那麼引力子存在嗎?從邏輯出發,應該是存在的。我之前也不確定,所以在《變化》中,細心的朋友會發現,我其實避開了這個問題。雖然我不是專業的,但沒有能根據現有理論,解釋通之前,我還不敢隨便說。如果隨便說,那就真成了“小說”了。

    但前幾天到今天,我一直在思考這個問題。也就是上面的這些描述,所給的啟發。

    得出的結論是引力子是不存在的。先簡單的看一下引力子的概念。

    引力子,又稱重力子,一種量子物理學中,基於量子場論的架構,提出的假設基本粒子,這種量子的交換,可產生引力。但目前仍未知是否真正存在。引力子被設想為一個自旋為2、質量為零、不帶電荷的玻色子。為了傳遞引力,引力子必須永遠相吸、作用範圍無限遠及以無限多的型態出現。

    在這個介紹中,有一點忽略,是關於速度的問題。我們知道理論上引力作用是無限遠的。也就是說你和100光年之前的一個外星人是有引力作用的。那麼如果是透過交換引力子的話,這個事情就真的很難想象了。超光速的問題會出現,而且在這100光年距離之間,還有很多物體。所以大家可以想象一下,這種交換的情況,有多複雜,規則是如何的,確實難以想象。

    但引力是時空性質的話,就不需要解釋這些。就是說本來就是這樣,無需解釋。即時空引力自己回答問題!

    那麼我們的時空影象就清晰多了。希格斯機制賦予粒子質量,有質量的物質在時空引力場性質下具有引力。無需交換引力子。

    最後總結一下引力場和希格斯場的關係。這兩個場之間的關係,相信大家已經看到了,是相當密切的。而且我要強調,一個是宏觀世界的規則描述,一個是量子世界的規則描述。

    它們的關係,不能用一體兩面來說。那樣的話,就等於說引力場就是希格斯場。電場和磁場我們可以說是一體兩面。這樣大膽的想法,我腦中出現過。但被過濾掉了。還是認為它們不是一個東西。

    可以這樣來形容,它倆的關係就像一對龍鳳胎的關係。怎麼理解呢?就是說是不同的人,但有相同的反映,即時空。可以看做是它們的“母親”。

    這是我能想到比較通俗易懂的例子,希望可以幫助大家理解。希格斯機場是“鳳”,引力場是“龍”。這是從兩者所處的哲學概念角度來說的。前者“暗”,後者“明。”

    具體解釋是這樣的。希格斯場理解為時空能量的互動蠕動,引力場是時空能量性質。

    還是拿一個例子來表達吧。我在《變化》中形容引力場的時候用海洋做過比喻,說引力場海洋。而希格斯場像是引力場中的一個個小漩渦。這些小漩渦不是獨立的,是彼此連線的,是疏密有別的。

    我畫了一個圖,方便大家理解。如下圖。

    水平有限,畫的不好。希望你能看出我要表達的意思。

    所以大家也看到了,量子世界和宏觀世界就是如此相連線的。那麼在數學理論上也必然是融洽的。我很有信心,人類會寫出大統一理論的。

    我們的問題,永遠沒有最後一個。我知道,你也知道。今天就分享到這裡。思想盛宴,完美結束。祝諸君開心。

    摘自獨立學者,詩人,作家,國學起名師靈遁者量子力學書籍《見微知著》

  • 6 # 地震博士

    引力場、電場中的“場”指的是一種物質,這種物質可以對處在其中的物體有力的作用。比如引力場對處在其中的物體有萬有引力的作用。但是,研究場的方法卻由低到高有三類方法,透過比較三類方法的優缺點,才可以深入瞭解場的概念。

    網路配圖

    首先,場的研究可以從力和場強的研究出發,即任何場都有力和場強。比如引力場裡就存在萬有引力。牛頓還給出了萬有引力的公式,由此可以知道場對其中的物體有力的作用。這個概念簡單明瞭,可以使普通人都能理解為什麼向空中用手扔石頭,石頭總會掉下來,而不是飛向宇宙空間。進而由此可以匯出萬有引力的場強公式,可以知道地球上的萬有引力的來源是地球,因為地球上萬有引力場強的大小與地球的質量成正比,與其中物體距離地心的距離的平方成反比。但是,如果認為場只是有力和場強的作用,那麼也會造成對場的理解過於膚淺,也不能對生產實踐進行更多指導。

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    其次,研究場的過程中要計算它的三個度(梯度、散度和旋度),以此來了解場的空間變化情況。其中,梯度是指場值變化最快的方向。知道了梯度就可以快速瞭解場的大概 變化情況,而不用知道場中每一個點的情況。當然,對於引力場和穩定電場等向量場,一般可以研究其標量位場的梯度。而散度是指研究區有沒有點源。即如果在研究區內有散度,就表示該區域內有點源。引力場和穩定電場都是有散度的場,其散度大小,直接反映了其源的強弱,如地球的引力場的散度要遠小於太陽的引力場的散度。而旋度是指在研究區內有沒有渦旋源。比如颶風和颱風就是最明顯的渦旋源。因而在颶風或颱風來臨之前,可以根據測得的旋度的情況進行預警。三個度(梯度、散度和旋度)的方法明顯優於力和場強的方法,因為透過它們已經可以由測得的場的情況,來了解源的情況,從而進行一定程度的預測。但是,缺點是計算量大,而且還不能完全定量化。

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    最後,最為有效的研究場的方法就是由三個度(梯度、散度和旋度)的微分形式得到泊松方程或拉普拉斯方程,再有三個度(梯度、散度和旋度)的積分形式得到邊界條件,加上初始條件,就可以解方程,得到場的時空變化規律。這種方法,可以僅有測得的部分資料,反推整個場的時空變化規律。因而效率最高,解決的問題最多。缺點是計算量較大。

    總之,場是一種物質,其不僅對其中的物體有力的作用,而且場及其位有梯度、散度及旋度三個度,透過這三個度,人類可以列方程、給邊界條件,這樣只需要測量有限的場和其位的值就可以透過解方程瞭解整個場的時空變化規律。

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