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初中和高中物理課上，我們都學到過“場”的概念。對于多數人來講，并沒有明白場到底是一種什么東西，只是借助了“場”這個概念詮釋很多物理現象。 那么問題來了，場到底是什么東西？它是一種物質嗎？
來百度APP暢享高清圖片 秉承著盡量以通俗的語言來詮釋科學，我只能這樣講： 在物理學上，場是客觀存在的物理實體，這種定義下場就是物質，客觀存在的就是物質，當時不是我們平時看得見摸得著的物質。 在數學上，場就是一個函數，這個函數的定義域是空間，值域不確定，看情況而定。也就是說，“場”是用在物理學上的數學工具，場的本質是對空間中的每個點賦予某個量，這種量可以是標量，向量或者張量。 舉個例子，電場就是一個向量場，空間中的每個點都有一個向量，表征單位點電荷受到的力。同樣的還有引力場，也是向量場，給空間中的每個點賦一個向量，表征單位質量的子彈在該點受到的力。
看到這里，或許你還是無法具體理解場的概念，這是沒有辦法的事情，因為場本身就是抽象的概念，從數學上來講就是沒有含義的數學高數。場并不像我們能直觀看到感受到的東西，比如一個蘋果，放在桌子上，我當然能直觀地告訴你：看，這就是蘋果。 但無論如何都無法用這種方法來解釋“場”這種東西，我不能指著一樣東西，告訴你：看，這就是場。這是不存在的。 而且，上面對于“場”的解釋，是需要有一定物理基礎的，否則對場的概念產生誤解，會誤認為“場就是毫無意義的數學函數”。其實不是這樣的，因為在物理學上，場作為物理實體早就被驗證過了。 我想說的是，如果你想對場的概念有更深入的了解，僅憑面向大眾的科普是不夠的，必須學些相關的物理和數學正是，沒有其他任何辦法。 但我還是想用我的方式盡可能通俗地詮釋場的概念，以上只是對場簡單的定義，下面來具體展開一下，盡可能的用舉例和打比方來詮釋，這樣更容易理解。 先拿力場來舉例說明。力場描述的是空間每個點上粒子的受力，這就是數學工具。受力是客觀存在的，這就是物理現實。而我們把產生力的物理對象就稱之為“場”，這種場是客觀存在的，當然也是某種物質。
到這里，或許你還會認為場就是假想的概念，認為“場不存在”。這樣說吧，如果你認為數學，函數等廣泛被我們使用的數學工具是假想的，不存在的，那么場的確也是假想的不存在的。 但事實上呢？溫度，密度，速度等所有的這些物理量，都是客觀存在的，所以場也是存在的，只是不是能用手摸到的實體物質而已。 看到這里，你可能有些著急了：不要老是說那些物理學上的術語，我就想知道一點：場是不是像原子電子那樣客觀存在，是不是能通過顯微鏡等儀器“看見”？ 簡單回答：不能。通過顯微鏡你不但看不到場，你認為真的能看見電子嗎？ 我可以肯定地告訴你：沒有誰真正看到過電子，也沒有人知道電子到底是什么！在科學家眼里，電子光子等所謂的微觀粒子只是特定的物理圖像罷了。
看到這里，可能有人要罵街了，不要著急罵街。聽我繼續說。 人類目前總結出來的所有科學理論從來不是用來描述“世界本質”的所有的科學理論都在描述關系！也就是說，“電子存不存在”這個問題根本就不是一個科學問題。科學家們能確定的是有這么一坨擁有穩定性質的東西： 能和電磁場發生相互作用（有電荷），它能靜止（有質量），它能和磁場耦合（有自旋），它能參與貝塔衰變（有弱荷）等等，然后科學家們把具有這一系列性質的東西稱為“電子”。
這也是為什么我們沒有真正看到電子，但仍堅信電子這種東西的存在。就像我們從來沒有看到過空氣，但仍堅信空氣一定存在一樣！ 如果你認為不能直接看到就是不存在，那么電子等絕大多數微觀粒子都不存在，而且按照這個邏輯，除了可見光光子，什么都不存在。我們雖然看不到電子，但可以看到電子產生的效果。
也可以這么理解場，“場”就是物理學家提出的一種物理圖像，這個物體圖像對于科學家研究物理很重要，科學家們選擇某種物理圖像，就是因為它展示了科學家們要研究的問題核心，能幫助科學家們忽略很多無關的細節，讓他們可以更深入地研究理解自然規律。 但這里有一個重要前提：思考完物理圖像之后，接下來更重要的是嚴謹的數學推導和實驗驗證，沒有這兩步，所做的一切都不是物理。 而現代物理學發展到今天，越來越傾向于這樣的概念：與其說場是一種物質，不如說物質是一種場，而且是激化了的量子場，所有的物質都是場，基本粒子（如電子、光子）只不過是場的激發而已。 而我相信大部分人的困惑的地方在于，微觀粒子相互作用時的媒介的場，到底該如何理解。 舉個例子，最常見的引力，引力到底是如何產生的？牛頓對引力的解釋是，引力是一種超距作用力，也就是說，引力是瞬時完成的，瞬時傳遞的，不需要任何時間。
但問題就在于引力到底是如何傳遞的？如果兩個物體之間是真空狀態，引力到底是如何穿過真空進行傳遞的？而且超光速傳遞也違背了因果律，就相當于我打你一耳光，我還沒開始打呢，你就感覺到疼了。 對此，更合理的解釋就是：引力并不是超距作用，并且任何力的作用都不是超距的，都是局域的。 也就是說，兩個物體要想發生作用，必須通過某種媒介來傳遞，而且傳遞速度不能超過光速。 打個比方，所謂的“憑空發力”“隔山打牛”等其實是不可能的，想要擊中一頭牛，必須用某種東西，石頭也好，板磚也罷，反正必須有東西，而石頭板磚等這些東西就是傳遞力的媒介。 但是媒介為什么一定要是“場”這種彌散抽象的東西，而不是像石頭那樣的具體粒子呢？ 這個問題其實完全無法用邏輯推理來回答，科學家們只能通過實驗來驗證，驗證的結果就是場，而不是具體的粒子。 科學家們發現，構成我們可見物質世界的基本材料，以及這些材料之間的相互作用媒介，都是場。 這些基本材料，其實就是費米子場，費米子場有很多種，比如說電子場，電磁場，中子場，中微子場等，費米子場可以認為就是物質。費米子場的激發就會形成相應的基本粒子，比如說電子場受到激發就會形成電子。 而基本材料之間的相互作用是通過玻色子場傳遞的，而光子，膠子和引力子等都是相應玻色子場的激發形成的。
說白了，費米子場這些基本材料就相當于一塊塊磚頭，而玻色子場相當于黏土，磚頭通過黏土組合在一起，就形成了形形色色的物質。 舉個形象的例子，場就相當于一片平靜的汪洋大海，而基本粒子就相當于大海突然受到“激發”變得洶涌澎湃起來之后濺起的小水珠！
按照科學界對場的定義，場這種東西充斥在宇宙空間的每個角落，文章一開始也說了，場的本質是對空間中的每個點賦予某個量，也就是物理量，包含很多種，可以是基本的物質場，比如說電磁場，電子場，中微子場等，也可以是某種屬性，比如說密度，溫度等等。 科學家們甚至認為宇宙誕生之前就是這種場的狀態，也可以形象理解為“混沌”狀態。也就是說，在宇宙誕生之前，所有的物理量其實都已經存在了，而場一旦受到激發，就會形成各種基本粒子，然后不同的粒子之間通過相互作用形成豐富多彩的物質世界。當然，宇宙的誕生顯然不會如此簡單，這里只是形象的描述，更方便我們理解。 總結
場這種看起來“說不清道不明”的東西，其實可以看作一種“現象”，而現象和物質本質上是沒有辦法區分的，因為這已經不是科學問題了，而是哲學問題。 |
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